西安交大团队提出创新策略破解碱性锌基液流电池寿命瓶颈
碱性锌基液流电池因其优异的安全性能、较高的工作电压以及经济性，近年来在新型电力系统的长时储能领域备受关注。然而，这类电池在实际应用中面临一个关键问题：负极区域锌离子的传输速率与电化学反应速率之间的不匹配，导致锌枝晶的形成以及一系列不可逆副反应，进而大幅缩短了电池的循环寿命，阻碍了其商业化进程。
为应对这一挑战，西安交通大学能源与动力工程学院何雅玲院士与李印实教授团队提出了一种创新性的“有机分子差速锁”策略，并通过引入L-丝氨酸（Ser）作为添加剂，成功构建了这一机制。该方法的核心思想是将Ser加入负极电解液中，在体相和界面层面同时调控锌离子的传输与反应过程，从而在电化学系统中营造出一个有利于平衡运行的化学环境，实现电池的稳定长循环。
研究团队结合理论模拟与实验分析，深入揭示了Ser在调节锌离子行为中的多重作用机制。在液相电解质中，Ser能够重构锌离子的溶剂化结构，在提升其迁移速度的同时，抑制其还原速率。而在电极/电解液界面，Ser优先吸附于电极表面，促使离子通量分布更加均匀，同时减缓锌沉积过程。此外，Ser还能在金属锌表面形成一层稳定的界面保护膜，有效抑制析氢和腐蚀等副反应。
实验数据显示，在50 mA・cm-2（30 mAh·cm-2）的电流条件下，添加Ser的电池可稳定运行超过230小时，显著提升了系统稳定性与寿命。该研究成果不仅揭示了Ser在调控锌离子体相与界面行为方面的关键作用，还为开发具备高稳定性和长寿命的碱性锌基液流电池提供了理论支撑与技术路径。
相关成果于去年12月发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）期刊上。何雅玲院士与李印实教授为论文的通讯作者，西安交大能动学院博士研究生种法政为第一作者。