中性水系有机液流电池（AORFBs）作为新能源配套储能技术的重要候选体系，其整体能效由有机电解质材料的理化特性决定。然而，传统经验探索的“试错法”设计方案往往缺乏普适性理论指导，导致材料性能参差不齐，尤其在高浓度电池性能中普遍存在溶解度-稳定性权衡难题。紫精衍生物因独特的光电响应特性以及结构可调性，已成为中性AORFB负极电解液设计的理想模板。当前主流的分子设计策略聚焦于对双吡啶母核结构的功能化修饰，进一步衔接末端N-烷基化反应构筑亲水性功能层，从而实现溶解度的梯度提升。然而，固有的碱性降解机制——在碱性工况下，吡啶C-N键受到亲核攻击解离（SN2反应）——严重制约电池循环寿命。深层次问题在于，紫精电解质与溶剂水分子间的动态溶剂化效应对结构稳定性的调控规律尚未阐明。
针对上述问题，西安交通大学前沿院何刚教授课题组在前期工作基础上，率先利用大型语言模型（LLMs）的机器学习策略，经过1300多项AORFB研究训练，用于预测具有邻位二羟基基团的手性紫精。这种键合网络形成了一种动态、pH适应性的“溶剂化装甲”，稳定了紫精母体结构。R-/S-对映体的溶解度比RS-外消旋体高1.66倍。分子模拟和原位光谱证实，二羟基基团通过溶剂化结构保护反应性C-N键，从而增强紫精在pH=11范围内的稳定性。基于此，对称电池（1 M）在3652次循环中实现了99.42%的容量保留率。1 M R基AORFB在533次循环中保持100%容量，优于[(NPr)2V]Cl4（94.92%）和磺酸改性紫精[(SPr)2V]（65.49%）。此外，kg-Ah级手性紫精的规模合成以及电堆测试（2M）得到成功验证，证明手性紫精具有极大的产业化潜力。
本工作率先构建机器学习驱动的手性电解质设计新范式，阐明“溶剂化铠甲”稳定机制，并通过公斤级紫精合成与电堆级验证实现向工业应用的关键跨越，为AORFBs从实验室原型迈向规模化应用奠定理论与技术根基。以上研究结果以论文形式发表在国际化学领域权威期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上，该论文也被选为VIP（Very Important Paper）文章。西安交通大学前沿院助理教授刘旭为本论文第一作者，何刚教授为本论文通讯作者，西安交通大学为本论文唯一通讯作者单位。相关工作得到了兰州大学核科学与技术学院张鑫副教授的指导和支持。这也是何刚教授课题组在前期液流电池电解液材料研究领域中的又一重要突破（Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202512613; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202405427; Natl. Sci. Rev. 2025, 12, nwaf123; CCS Chem. 2023, 5, 2334-2347）。该工作得到了国家自然科学基金，陕西省科技创新指导专项，中国博士后科学基金，中央高校基本科研经费，西安交通大学分析测试共享中心以及嵊州市长三角新能源产教融合研究院等的支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202522442
何刚教授课题组主页：http://gr.xjtu.edu.cn/web/ganghe
