氧化还原剂是在非水氧化还原液流电池（NRFBs）中储存电化学能量的有机活性分子。提高氧化还原剂的溶解度是提高NRFBs能量密度的一个重要方法，因为有效的氧化还原剂浓度决定了在一定体积内可以储存多少电能。分子工程氧化还原剂向液体形式发展被认为是一种有前途的策略，因为液体氧化还原剂代表了一种极端的情况，在这种情况下，使用最少的支持溶剂就能保持最大的流动性。液体氧化还原剂的发现是由于努力提高氧化还原剂溶解度所导致的。虽然一些具有体积小、极性高、熔点低的氧化还原活性分子更容易溶于有机溶剂，但它们在浓的电解质溶液中容易形成π堆积，导致相分离。例如，硝基苯、甲基二苯甲酮、硝基自由基、2,1,3-苯并噻二唑和对称四氮唑。这些 "天然 "的液体/可溶性分子在带电时具有不可预测的稳定性。二苯甲酮和硝基苯衍生物的电化学研究提供了谨慎的例子，说明实现高溶解度和/或混溶性本身并不是目的：混溶性并不能保证有利的动力学特性（如可接受的低粘度和导电性）或电化学稳定性，即使在稀溶液中也是如此。所需的物理和化学性质的理想趋同是罕见的；一个氧化还原剂分子极不可能 "自然 "具有这些性质，因此需要化学设计。

阿贡国家实验室张鲁博士和伊利诺伊大学Jeffrey S. Moore教授的团队， 在ChemSusChem期刊发表前瞻性综述文章，总结了液态氧化还原剂的发展现状。聚乙二醇化是一种通用的、可合成的方法，可以有效地实现许多氧化还原剂核心的液体形式，而不会对其他理想的特性，如稳定性产生负面影响。许多例子表明，聚乙二醇化是设计具有溶解性挑战的氧化还原剂的最流行方法之一。所有液体材料设计的一个关键挑战是随着溶质分子和盐的浓度的增加，溶解这些物种的溶剂分子就会减少。溶剂的缺乏导致离子电导率降低，粘度增加。最终，是这些胶凝效应而不是溶解度限制了NRFB在高浓度状态下的性能。虽然已经进行了一些努力来解决这一挑战，但氧化还原剂设计的例子要少得多。在更高的温度下操作NRFB可能是解决这一常见问题的一种策略，聚乙二醇化和液体氧化还原剂提供了一个可能的手段，可以在热电解质中使用的工程分子，减少对精心平衡的离子相互作用的依赖。与合成方法一起，数据科学和机器学习工具对于加速设计低粘度的液体氧化还原剂和合适的支持性盐类以确保足够导电性是非常有必要的。