西安交大团队突破：锌基电池寿命难题获新解

1月4日，从西安交通大学传来喜讯，该校研究团队在碱性锌基液流电池领域取得关键突破，成功攻克了锌离子传输与电化学反应“失配”导致循环寿命短的核心难题。这项进展为发展高稳定、长寿命的锌基液流电池储能技术提供了创新性的解决方案。

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碱性锌基液流电池凭借其高安全性、高电压和低成本的独特优势，一直是新型电力系统长时储能技术的研究热点。然而，其负极侧长期存在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，这直接导致了锌枝晶生长和不可逆副反应，严重制约了电池的循环寿命和商业化发展。

面对上述挑战，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造性地提出了“有机分子差速锁”的概念，报道了一种利用L-丝氨酸（Ser）添加剂来构建有机分子差速锁的策略。其核心设计理念在于：将Ser作为多功能添加剂部署到负极电解液中，通过体相和界面的分区调控，建立一个有利于锌离子传输和电化学反应平衡的化学环境，从而实现碱性锌基液流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Ser在平衡“运输-反应”过程中的关键作用。在体相电解液中，Ser重塑了锌离子的溶剂化结构，在提高离子传输速率的同时限制了还原动力学。在电极/电解液界面处，Ser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，Ser还能锚定在金属锌表面形成界面保护层，有效抑制析氢和腐蚀。

循环测试结果表明，含有Ser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。这项工作揭示了Ser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。

该重要成果已于去年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，能动学院博士研究生种法政为论文第一作者。

附论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202521073