西安交大团队突破碱性锌基液流电池寿命瓶颈
碱性锌基液流电池因其高安全性、优异电压输出以及较低成本，成为新型电力系统中长时储能技术的重要研究方向。然而，这类电池在实际应用中面临一个关键问题——负极侧锌离子的传输速率与电化学反应速度之间存在显著不匹配。这种动力学失配引发锌枝晶生长及不可逆副反应，直接制约了电池的循环寿命，并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的何雅玲院士与李印实教授团队提出了一种创新思路，即“有机分子差速锁”机制。团队采用L-丝氨酸（Ser）作为添加剂，构建出一种全新的调控策略。该策略通过在负极电解液中引入Ser，实现对锌离子传输和电化学反应过程的协同调控，从而在体相与界面层面营造出一个有利于稳定循环的化学环境。
研究团队结合理论计算与实验分析，系统揭示了Ser在调节传输与反应动力学中的核心作用。在电解液本体中，Ser有效重构锌离子的溶剂化结构，既提升了离子扩散效率，又在一定程度上抑制了还原过程。而在电极-电解液界面，Ser优先吸附于电极表面，均匀化离子通量分布，并减缓锌沉积速率。同时，Ser还能在金属锌表面形成稳定保护层，有效抑制析氢反应和腐蚀现象。
实验测试结果表明，在电流密度为50 mA/cm²、容量为30 mAh/cm²的条件下，添加Ser的电池可连续稳定运行超过230小时。这项研究不仅揭示了Ser在调控锌离子体相与界面行为中的多重机制，还为开发高稳定性、长寿命的碱性锌基液流电池提供了理论支撑与技术路径。
相关研究成果于去年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的博士研究生种法政。