西安交大团队攻克锌基电池寿命瓶颈
碱性锌基液流电池因其卓越的安全性能、较高的电压输出以及较低的制造成本，一直以来都是新型电力系统中长时储能技术研究的重点方向。然而，该类电池在实际应用中面临着一个长期存在的技术难题：负极侧锌离子传输速率与电化学反应速度之间存在显著的动力学不匹配。这种失衡容易引发锌枝晶的生长以及不可逆的副反应，进而严重影响电池的循环寿命，阻碍其大规模商业化进程。
为了解决这一关键问题，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领导的科研团队提出了一种创新性的“有机分子差速锁”机制。他们通过引入L-丝氨酸（Ser）添加剂，构建出一种全新的调控策略。该策略的核心在于将Ser作为多功能添加剂引入负极电解液中，通过调控体相与电极界面之间的化学环境，实现锌离子传输与电化学反应之间的动态平衡，从而提升电池的循环稳定性。
研究团队结合理论建模与实验表征手段，深入揭示了Ser在调控锌离子行为中的关键作用。在电解液主体区域，Ser能够重构锌离子的溶剂化结构，提升离子的传输效率，同时有效抑制其还原反应的速率。而在电极与电解液界面，Ser则优先吸附在金属表面，通过均匀化离子通量，减缓锌沉积过程。此外，它还能在锌表面形成一层保护性覆盖层，从而有效抑制析氢和金属腐蚀等副反应。
实验测试结果表明，在50 mA・cm-2（30 mAh·cm-2）的电流密度条件下，添加了Ser的电池可以稳定运行超过230小时，显著提升了系统稳定性与使用寿命。这项研究不仅揭示了Ser在调控锌离子传输与界面行为方面的多重作用机制，还为开发具有高稳定性和长寿命的碱性锌基液流电池提供了新的技术路径和理论支持。
该研究成果已于去年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和李印实教授，第一作者为西安交通大学能源与动力工程学院的博士研究生种法政。