西安交大团队突破锌基电池寿命瓶颈

1月4日消息，西安交通大学研究团队在碱性锌液流电池领域取得关键突破，成功解决了锌离子传输与电化学反应间的“失配”难题，为开发高稳定性、长寿命的锌基液流储能技术提供了创新方案。

碱性锌基液流电池凭借高安全性、高电压和低成本等独特优势，一直是新型电力系统长时储能技术的研究热点。然而，其负极侧存在的锌离子传输缓慢与电化学反应过快之间的动力学失配问题，导致锌枝晶生长和不可逆副反应，严重限制了电池的循环寿命与商业化发展。

针对这一挑战，西安交通大学能动学院何雅玲院士、李印实教授科研团队创新性地提出了“有机分子差速锁”概念，报道了一种利用L-丝氨酸添加剂构建有机分子差速锁的策略。其核心设计理念在于将丝氨酸作为多功能添加剂部署到负极电解液中，通过对体相和界面的分区调控，建立一个有利于锌离子传输与电化学反应平衡的化学环境，从而实现电池的长时稳定循环。

通过理论计算与实验表征相结合，研究团队证实了丝氨酸在平衡运输-反应过程中的关键作用。在体相电解液中，丝氨酸重塑了锌离子溶剂化结构，在提高离子传输速率的同时限制了还原动力学。在电极/电解质界面处，丝氨酸优先吸附在电极表面，在诱导界面离子通量均匀化的同时减缓了锌沉积动力学。此外，丝氨酸可锚定在金属锌表面形成界面保护层，抑制了析氢和腐蚀。

循环测试结果表明，含有丝氨酸的电池在50 mA·cm⁻²（30 mAh·cm⁻²）条件下可稳定运行超过230小时。该工作揭示了丝氨酸在调控锌离子体相与界面行为中的多重作用机制，为开发高稳定、长寿命碱性锌基液流电池提供了新策略和理论依据。

该成果已于去年12月发表于《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。何雅玲院士、李印实教授为论文通讯作者，能动学院博士研究生种法政为论文第一作者。

了解更多研究详情，可查看论文链接：