西安交大团队突破碱性锌基电池寿命瓶颈
碱性锌基液流电池因其高安全性、高电压平台及低成本等特性，近年来在新型电力系统的长时储能领域备受关注。然而，这类电池在实际应用中面临一个关键挑战：负极侧锌离子传输速率与电化学反应速率之间的动力学不匹配，往往引发锌枝晶生长和副反应，从而显著影响循环寿命并制约其商业化进程。
为解决这一难题，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方案——“有机分子差速锁”。该策略采用 L-丝氨酸（Ser）作为添加剂，将其引入负极电解液中，以在体相和界面层面上实现对锌离子传输与电化学反应的协同调控，从而创造一个更稳定的电化学环境，提升电池的循环性能。
研究团队通过理论模拟与实验分析相结合，深入揭示了 Ser 在调控锌离子行为中的多重功能。在电解液体相中，Ser 通过重构锌离子的溶剂化结构，提升了其迁移能力，同时抑制了还原反应速率；而在电极/电解液界面处，Ser 优先吸附于电极表面，有效调节离子通量分布，减缓锌沉积过程，并在金属锌表面形成一层保护性界面膜，降低析氢与腐蚀反应的倾向。
实验数据显示，在 50 mA·cm-2（30 mAh·cm-2）的工作条件下，添加了 Ser 的电池能够持续稳定运行超过 230 小时。这一成果不仅验证了 Ser 在体相与界面行为调控中的关键作用，也为碱性锌基液流电池的长期稳定运行提供了新的理论支持与技术路径。
相关研究成果于去年 12 月发表于《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）期刊。何雅玲院士与李印实教授担任论文通讯作者，能源与动力工程学院博士生种法政为论文第一作者。