自充电电池将能量转换和存储集成在一个系统中，代表了构建可靠和智能能源网络的一项有前景的技术。然而，使用固态电极的传统自充电能源系统的充电速率受到电极-空气界面处缓慢的固气反应过程的限制，完整的充电过程通常需要几个小时。针对这一局限，研究团队提出一种创新性策略：开发出能够自充电液流电池，其氧化还原物质溶解在液体中以克服扩散势垒。因此，氧气可以通过液相扩散，迅速氧化活性物质。

图1自充电液流电池示意图

研究团队设计出的自充电液流电池在放电后，无需拆解，仅通入空气即可自充电。借助循环伏安法与理论计算，系统筛选了有机活性分子的自充电潜力，揭示了活性物质因还原态可被氧气快速氧化且兼具优异的能级结构与物化特性。

图2电化学反应机制和原理图

借助原位红外光谱、紫外-可见光谱等抗干扰、非侵入式先进表征手段，并辅以理论计算模拟，揭示了有机活性分子的反应机理，明晰了电极与电解液界面的相互作用规律。

图3自充电液流电池性能图

该研究团队构建了超快自充电体系，其性能优于目前报道的自充电体系。并使用廉价的多种金属负极证明了该系统的多功能性，为无外部电源场景提供了可行方案。

相关研究以“Self-charging organic flow batteries based on multivalent metal negative electrodes”为题，在Nature Communications上在线发表（10.1038/s41467-025-65245-6）。betway88西汉姆联丁煜副教授、上海理工大学崔铭锦特聘教授为论文通讯作者，betway88西汉姆联2024级博士生汪涛为第一作者。以上研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市自然科学基金等项目的资助，同时也得到了固体微结构物理国家重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新中心等单位的支持。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-65245-6