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2025年12月31日，記者從西安交通大學(xué)獲悉，該校研究團(tuán)隊(duì)成功攻克了堿性鋅基液流電池中鋅離子傳輸與電化學(xué)反應(yīng)“失配”導(dǎo)致循環(huán)壽命短的關(guān)鍵難題，為開發(fā)高穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命的鋅基液流電池儲(chǔ)能技術(shù)提供了創(chuàng)新性解決方案。相關(guān)研究成果于近日在線發(fā)表于國(guó)際期刊《先進(jìn)功能材料》。

堿性鋅基液流電池具有高安全、高電壓和低成本的優(yōu)勢(shì)，是新型電力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的研究熱點(diǎn)。然而，其負(fù)極側(cè)鋅離子傳輸緩慢與電化學(xué)反應(yīng)過快之間的動(dòng)力學(xué)“失配”，極易引發(fā)鋅枝晶生長(zhǎng)和析氫等副反應(yīng)，嚴(yán)重限制了電池的循環(huán)壽命與商業(yè)化發(fā)展。以往研究多側(cè)重于單一維度的電解液添加劑設(shè)計(jì)，難以協(xié)同解決傳輸與反應(yīng)之間的矛盾。

針對(duì)這一挑戰(zhàn)，中國(guó)科學(xué)院院士、西安交通大學(xué)國(guó)家儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)（中心）主任何雅玲，西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院李印實(shí)教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了“有機(jī)分子差速鎖”概念。他們選用L-絲氨酸（Ser）作為多功能電解質(zhì)添加劑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電解液體相和電極界面的分區(qū)精準(zhǔn)調(diào)控。在體相電解液中，Ser重塑鋅離子溶劑化結(jié)構(gòu)，提升了離子傳輸速率，同時(shí)其空間位阻效應(yīng)適度減緩了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。在電極界面，Ser優(yōu)先吸附，引導(dǎo)鋅離子均勻沉積，抑制枝晶生長(zhǎng)，并形成保護(hù)層以減輕副反應(yīng)。

“采用該策略的堿性鋅鐵液流電池，在50毫安/平方厘米（30毫安時(shí)/平方厘米）電流密度下可穩(wěn)定運(yùn)行超過230小時(shí)，循環(huán)穩(wěn)定性顯著提升?！崩钣?shí)表示，該項(xiàng)研究成果揭示了Ser添加劑的多重作用機(jī)制，為鋅基液流電池的性能優(yōu)化與工程應(yīng)用提供了新思路和理論依據(jù)。