西安交大研究突破锌基液流电池寿命瓶颈
碱性锌基液流电池因其本质安全性、高电压特性以及较低的制造成本，长期以来被视为适用于新型电力系统长时储能技术的重要候选方案。然而，由于负极侧锌离子传输速率与电化学反应速率之间的不匹配，导致锌枝晶的形成和不可逆副反应的加剧，严重影响了电池的循环寿命与商业化应用前景。
为解决上述技术难题，西安交通大学能源与动力工程学院何雅玲院士团队联合李印实教授，提出了一种名为“有机分子差速锁”的创新性策略。该策略通过引入L-丝氨酸（Ser）作为多功能添加剂，将其添加至负极电解液中，通过调控体相和界面区域的锌离子行为，构建出一个有利于传质与电化学反应平衡的化学环境，从而实现电池系统的稳定长循环。
研究团队结合理论计算与实验分析手段，验证了Ser在协调锌离子输运与反应过程中的关键作用。在体相电解液中，Ser能够重构锌离子的溶剂化结构，有效提升离子传输速率，同时抑制还原反应的进行。而在电极/电解液界面区域，Ser优先吸附于金属表面，有助于实现离子通量的均匀分布，并减缓锌沉积速率。此外，Ser还能在锌金属表面形成稳定的保护层，有效抑制析氢反应和腐蚀现象的发生。
实验数据显示，在50 mA・cm-2（30 mAh・cm-2）的电流密度下，采用Ser添加剂的电池系统可连续稳定运行超过230小时。研究结果揭示了Ser在调控锌离子体相与界面行为方面的多重机制，为开发高性能、长寿命的碱性锌基液流电池提供了新的技术路径和理论支撑。
该研究成果已于去年12月发表于国际权威期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。论文由何雅玲院士和李印实教授共同指导完成，西安交大能源与动力工程学院博士生种法政为第一作者。