西安交大团队攻克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、高电压输出和较低制造成本，长期以来被视为新型电力系统中适用于长时储能的重要候选技术。然而，其负极侧锌离子传输速率与电化学反应速率之间存在显著失配，引发锌枝晶生长以及一系列不可逆的副反应，制约了电池的循环性能与实际应用。
为应对这一技术难题，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的“有机分子差速锁”机制，并通过引入 L-丝氨酸（L-Serine，简称 Ser）作为添加剂，成功构建了这一调控体系。该策略的核心在于将 Ser 添加至负极电解液中，从体相与界面两个层面协同调控锌离子的传输与反应行为，从而营造出有利于稳定循环的电化学环境。
借助理论计算与实验表征手段，研究团队揭示了 Ser 在调控锌离子动力学过程中的多重功能。在体相电解液中，Ser 能够有效重构锌离子的溶剂化结构，不仅加快了离子传输速度，还适度抑制了还原反应的速率；在电极/电解液界面，Ser 可优先吸附于电极表面，促使离子通量分布均匀，从而减缓锌沉积速率，降低枝晶形成的概率。此外，Ser 还可在金属锌表面形成保护性界面膜，有效抑制析氢反应和腐蚀现象。
实验数据显示，在 50 mA·cm-2（30 mAh·cm-2）的电流密度下，引入 Ser 的电池可连续稳定运行超过 230 小时。研究结果不仅阐明了 Ser 在调控锌离子行为中的多维作用机制，也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）。论文通讯作者为何雅玲院士和李印实教授，第一作者为能源与动力工程学院博士研究生种法政。