西安交大团队突破锌基液流电池寿命瓶颈
碱性锌基液流电池因其高安全性、较高的输出电压以及相对低廉的成本，近年来在长时储能系统的研发中受到广泛关注。然而，其负极侧长期面临锌离子传输速率与电化学反应速度不匹配的问题，导致锌枝晶生长及不可控的副反应频繁发生，极大制约了电池的循环性能与商业化前景。
为解决这一关键难题，西安交通大学能源与动力工程学院的何雅玲院士与李印实教授团队提出了一种创新性策略——“有机分子差速锁”。该策略通过在负极电解液中引入 L-丝氨酸（L-Serine，简称 Ser）作为多功能添加剂，构建出一种可有效调控锌离子传输与反应平衡的化学环境，从而显著提升碱性锌基液流电池的循环稳定性。
通过理论模拟与实验表征的协同验证，研究团队证实了 Ser 在调节离子传输与电化学过程方面的多重作用机制。在体相电解液中，Ser 能有效重构锌离子的溶剂化结构，从而提升其迁移速率，同时适度抑制还原反应动力学。而在电极与电解液的界面区域，Ser 可优先吸附于电极表面，有助于均匀离子通量分布，并延缓锌沉积过程。此外，Ser 还能在金属锌表面形成稳定的界面保护层，显著抑制析氢反应和腐蚀行为。
实验数据显示，使用 Ser 作为添加剂的电池在 50 mA·cm-2（30 mAh·cm-2）的电流密度下，连续稳定运行超过 230 小时，展现出优越的电化学稳定性。该研究不仅揭示了 Ser 在调控体相与界面行为方面的多尺度作用机制，更为开发具备高稳定性与长循环寿命的锌基液流电池系统提供了理论支撑与技术路径。
该研究成果已于去年 12 月发表于国际知名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。通讯作者为何雅玲院士和李印实教授，第一作者为西安交大能动学院博士研究生种法政。