西安交大碱性锌基液流电池技术获得关键突破

2026年1月4日传来消息，西安交通大学的研究团队在碱性锌基液流电池领域取得了关键突破，成功破解了长期制约该技术发展的锌离子传输与电化学反应动力学失配难题，为提升电池循环稳定性与使用寿命开辟了全新思路。

碱性锌基液流电池凭借其高安全性、高工作电压以及低成本等优势，被视为新型电力系统中长时间储能技术的重要候选方案之一。然而在实际运行过程中，负极侧普遍存在锌离子传输速率缓慢与电化学反应速率过快之间的不匹配现象，由此引发锌枝晶的不可控生长以及一系列副反应，导致电池性能快速衰减，严重制约了其循环寿命和规模化应用。

针对这一关键瓶颈，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领衔的科研团队提出了一种名为“有机分子差速锁”的创新策略。该方法通过引入L-丝氨酸作为多功能添加剂，精准调控电池负极电解液的体相与界面环境，从而实现锌离子运送与还原反应之间的动态平衡。

研究表明，L-丝氨酸在电解液中能够有效重构锌离子的溶剂化结构，一方面加快离子迁移速率，另一方面适度抑制还原反应的动力学进程。在电极与电解液界面，该分子优先吸附于电极表面，促使离子通量分布更加均匀，并减缓锌沉积速率，有利于形成致密、平整的锌沉积层。同时，L-丝氨酸还能在金属锌表面构建稳定的界面保护层，显著抑制析氢反应和锌负极的腐蚀行为。

实验与理论计算结果相互印证，充分验证了该策略的有效性。搭载L-丝氨酸添加剂的电池在50 mA·cm⁻²电流密度下（面容量为30 mAh·cm⁻²），实现了超过230小时的稳定循环运行，表现出优异的长效稳定性。

这项研究深入揭示了有机分子在调控锌离子体相传输与界面反应过程中的多重作用机制，为发展高性能、长寿命的碱性锌基液流电池提供了切实可行的技术路径和坚实的理论支撑。相关研究成果已于2025年12月发表于国际学术期刊《先进功能材料》，论文通讯作者为何雅玲院士与李印实教授，第一作者为能源与动力工程学院博士研究生种法政。