随着清洁能源在能源结构中占据越来越高的比重,液流电池被认为是最有应用前景的大规模储能技术之一。近年来,非水体系液流电池由于有机溶剂电化学窗口宽、适用温度范围广以及活性物质选择灵活的优点,得到了研究者更多的关注。以活性物质为核心的电解质溶液很大程度上决定了液流电池的性能表现。本论文以非水体系液流电池的活性物质为中心,研究了多个液流电池体系,探讨了增加电池能量密度的解决办法。本文以二茂铁和乙酰丙酮铁为活性物质,首次构建了基于全铁体系的非水全铁液流电池。通过循环伏安测试,对活性物质的电化学性质进行了考察。结果显示电极反应为准可逆反应,电化学稳定性好。不同的支持电解质对活性物质的电极电势具有比较明显的影响。流动电池测试结果显示,在20个充放电循环中,活性物质没有发生不可逆反应,其库仑效率为82%,电压效率为40%。本文探讨了提高非水体系液流电池能量密度的办法。有效地提高液流电池能量密度可通过提高电池开路电压以及增加单位分子转移电子数来实现。通过将甲基、甲氧基和氨基等供电子取代基引入二苯甲酮,二苯甲酮的电极电势向负方向移动,实现了增大电池的开路电压的目的。2,5-二甲基-1,4-苯二胺在较小的电势范围内发生双电子转移反应,通过循环伏安扫描和流动电池测试探究了其作为活性物质发生双电子转移反应时的电化学稳定性。结果显示,2,5-二甲基-1,4-苯二胺失去电子形成一价阳离子自由基的反应为可逆反应,一价阳离子自由基失去电子形成二价阳离子自由基的反应可逆性较差。本文构建了基于有机活性物质4,4’-二甲基二苯甲酮和2,5-二叔丁基-1,4-二甲氧基苯的全有机液流电池体系,该液流电池体系开路电压高达2.97V。该液流电池体系在四乙基六氟磷酸铵作为支持电解质,乙腈作为溶剂的电解质溶液中发生可逆的电化学反应。在95个充放电循环中,该液流电池体系平均放电容量为52.1m Ah·L^-1,库仑效率为72%。