水系有机液流电池采用有机电活性分子作为储电介质，其由C、H、N、O等组成，元素丰度高且分子性质易调控。有机电活性分子通常具有芳香环，调控芳香环π共轭成为新型电活性分子设计的重要策略。然而有机分子典型的平面共轭特征会使分子间发生显著的非共价作用，导致其在溶液（特别是高浓溶液）中的非均相聚集行为，不利于高性能液流电池构建。如何有效抑制溶液中分子聚集成为目前这一领域的关键问题。

为解决上述挑战，华南理工大学梁振兴教授团队发展了微纳尺度电化学方法用于有机分子溶液聚集结构研究（Angew. Chem Int. Ed 2023, 62, e202214601），在此基础上发展了分子笼（Chem. Eng. Sci, 270,118534）与主客体组装策略（Ind. Eng. Chem. Res, 2022, 61, 14508）抑制有机分子聚集，提升电池稳定性。然而上述添加剂的被动策略会显著降低有机分子的溶解度和增加电解液的粘度。

在前期研究基础上，近日该团队提出分子工程主动策略调控分子结构，制备了一系列吡啶盐有机分子。通过调控分子结构：侧链基团、侧链电荷数量与分子骨架二面角，作者基于理论计、电化学测试与光谱表征，阐明了有机分子聚集调控机制并发展了有效策略抑制分子聚集。

研究发现吡啶盐阳离子由于分子间强库仑斥力均以单分子形式存在，一电子还原态自由基聚集行为与分子本征结构密切相关。增强分子电荷密度、降低分子骨架共轭程度可有效增强分子间库仑斥力与减弱色散作用力，导致自由基浓度非敏感的聚集行为。电化学研究表明分子聚集行为可调控其热力学电位，内在原因在于聚集体降低了分子的SOMO能级。

最终，分子结构调控主动策略的有效性在电池应用中得到表现，结果显示抑制分子聚集可以显著降低高浓度下电池的电压损失，有利于提高电池的能量密度。该工作提出“浓度非敏感聚集“的分子设计准则，为构筑高性能水系有机液流电池提供了新思路。