西安交通大学团队突破锌基液流电池寿命瓶颈
碱性锌基液流电池因具备高安全性、优异电压平台以及较低成本等优势，近年来成为新型电力系统中长时储能技术的焦点。然而，这类电池在负极侧长期面临锌离子传输速率与电化学反应速率不匹配的问题，从而引发锌枝晶生长和不可逆副反应，显著制约了其循环寿命和商业化应用。
为应对这一技术难点，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研究团队提出了一项创新性解决方案——“有机分子差速锁”策略。该方法通过引入 L-丝氨酸（Ser）作为多功能添加剂，注入负极电解液，实现对锌离子传输与电化学反应过程的分区调控，从而营造出有利于平衡离子动力学行为的化学环境，显著提升了电池的循环稳定性。
结合理论计算与实验分析，研究人员证实了 Ser 在调节锌离子传输与还原反应过程中的关键作用。在体相电解液中，Ser 能够重构锌离子的溶剂化结构，从而加快离子迁移速度，同时有效抑制其还原速率。而在电极与电解液的界面处，Ser 优先吸附于电极表面，使离子通量分布更加均匀，减缓锌沉积速率。此外，Ser 还能在金属锌表面形成一层保护膜，有效抑制析氢反应和腐蚀行为。
实验结果表明，在 50 mA·cm-2（30 mAh·cm-2）的电流密度下，加入 Ser 后的电池可稳定运行超过 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，也为开发高稳定性、长寿命的碱性锌基液流电池提供了新的思路和理论支持。
相关成果于去年 12 月发表于国际期刊《Advanced Functional Materials》（《先进功能材料》）。何雅玲院士与李印实教授担任通讯作者，能源与动力工程学院博士研究生种法政为论文第一作者。