西安交通大学团队攻克锌基电池循环寿命瓶颈
碱性锌基液流电池因其安全性能高、电压平台优越以及成本低廉，近年来成为长周期储能技术研究的重要方向。然而，在实际应用中，该类电池负极侧锌离子传输速率与电化学反应速度的不平衡，导致锌枝晶形成和副反应加剧，严重制约了其循环稳定性和商业化进程。
为应对这一技术难题，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课题组提出了一种创新性的解决方案——“有机分子差速锁”机制。该团队通过引入L-丝氨酸（Ser）作为添加剂，在负极电解液中构建了一种能够同步调控体相与界面行为的多功能体系。
研究结果显示，Ser 的加入优化了锌离子的传输路径，同时有效抑制了电极表面的非均匀沉积过程。在体相区域，Ser 改变了锌离子的溶剂化结构，提升了迁移效率并限制了还原反应速率；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，同时减缓了锌沉积过程。此外，Ser 还能在金属锌表面形成一层稳定膜层，有效防止析氢反应和腐蚀问题。
实验测试表明，添加 Ser 的锌基液流电池在 50 mA・cm-2（30 mAh·cm-2）的电流密度下，实现了超过 230 小时的稳定循环运行。这一成果系统揭示了 Ser 在调控锌离子行为方面的多重机制，为碱性锌基液流电池的性能提升与结构设计提供了理论支撑与技术路径。
该研究成果已于去年 12 月发表在国际权威期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。何雅玲院士与李印实教授担任论文通讯作者，能源与动力工程学院博士研究生种法政为论文第一作者。