西安交大团队在碱性锌基液流电池领域取得重要突破
碱性锌基液流电池因其优异的安全性、较高的输出电压以及相对低廉的成本，长期以来被视为新型电力系统长时储能技术的重要研究方向。然而，这类电池在运行过程中常面临负极侧锌离子传输速率不足与电化学反应速度过快之间的动力学不匹配问题，这种失衡容易引发锌枝晶的生长以及一系列不可逆的副反应，从而显著限制了其循环稳定性与商业化潜力。
为应对这一技术瓶颈，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带领的科研团队提出了一种创新性的解决方案——“有机分子差速锁”概念。该策略通过向负极电解液中引入 L-丝氨酸（Ser）作为多功能添加剂，实现了锌离子在体相与界面之间的传输与反应平衡调控，从而优化了电化学环境，为电池提供更持久的稳定循环能力。
研究团队通过理论模拟与实验分析相结合的方式，深入揭示了 Ser 在调控锌离子行为中的关键功能。在体相电解液中，Ser 通过重构锌离子的溶剂化结构，不仅提升了离子的迁移效率，还有效抑制了还原反应的速率。而在电极 / 电解液界面处，Ser 优先吸附于电极表面，有助于均匀分布离子通量，降低锌沉积过程中的不均匀性。此外，Ser 还可在金属锌表面形成保护层，从而有效抑制析氢和腐蚀等副反应的发生。
实验数据显示，添加了 Ser 的电池在 50 mA・cm-2（30 mAh・cm-2）的电流密度下，实现了超过 230 小时的稳定运行。该研究不仅揭示了 Ser 在调节锌离子行为方面的多重机制，更为碱性锌基液流电池的高稳定性与长寿命发展提供了新的理论支撑和技术路径。
该研究成果于 2023 年 12 月发表在国际权威期刊《Advanced Functional Materials》（《先进功能材料》）上。论文通讯作者为何雅玲院士与李印实教授，第一作者为能源与动力工程学院博士生种法政。