西安交大团队实现碱性锌基液流电池性能突破
碱性锌基液流电池因具备安全性高、电压平台优异及制造成本低廉等多重优势，近年来在新型电力系统长时储能技术领域备受关注。然而，该体系中负极锌离子的传输速率与电化学反应速率之间存在显著的失配，导致锌枝晶的生成和一系列不可逆的副反应，严重影响了电池的循环稳定性和产业化进程。
为应对这一技术瓶颈，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团队提出了一种创新性的“有机分子差速锁”策略。该方法通过在负极电解液中引入L-丝氨酸（L-serine，简称Ser）作为多功能添加剂，实现了对锌离子传输与电化学反应平衡的精细调控，从而为碱性锌基液流电池构建出稳定的反应环境。
研究团队结合理论模拟与实验分析，系统揭示了Ser在调控锌离子行为中的多重机制。在体相电解液中，Ser能够有效改变锌离子的溶剂化结构，一方面提升离子的迁移效率，另一方面抑制其过快的还原反应。而在电极与电解液界面，Ser优先吸附于电极表面，有助于均匀化离子通量并减缓锌沉积过程。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金属腐蚀。
实验数据显示，在50 mA·cm-2（30 mAh·cm-2）的电流密度下，采用Ser添加剂的电池能够稳定运行超过230小时。这一成果不仅验证了Ser在调控体相与界面锌离子动态行为方面的多重功能，也为研发高稳定性、长寿命的碱性锌基液流电池提供了理论支持与技术路径。
该研究成果于2023年12月发表在国际知名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。何雅玲院士与李印实教授担任论文通讯作者，西安交大能动学院博士生种法政为第一作者。