西安交大攻克锌基液流电池核心难题 为长时储能提供创新方案

在全球能源结构向清洁低碳转型的浪潮中，长时储能技术已成为支撑新型电力系统稳定运行的关键支柱。随着风电、光伏等可再生能源的大规模并网，如何实现电能的高效存储与灵活调配，成为制约能源革命深入推进的核心瓶颈。

碱性锌基液流电池凭借高安全、高电压、低成本的显著优势，从众多储能技术中脱颖而出，成为长时储能领域的研究热点，但其商业化进程却长期受制于循环寿命短的技术难题。近日，西安交通大学研究团队的一项突破性成果，为这一困境带来了根本性转机。

 
基于L-丝氨酸添加剂构建有机分子差速锁的电解液调控策略（图源：西安交大）

碱性锌基液流电池的核心痛点，在于其负极侧存在的动力学失配问题。锌离子在电解液中的传输速度相对缓慢，而电化学反应却异常迅猛，这种速率上的不协调极易引发一系列负面影响：锌枝晶的无序生长会刺穿电池隔膜，导致内部短路；析氢等副反应则会消耗电解质、降低电池效率，最终严重缩短电池的循环寿命。

长期以来，科研界多聚焦于单一维度的电解液添加剂设计，试图通过局部优化缓解问题，但始终难以从根本上协同解决离子传输与电化学反应之间的矛盾，这也成为阻碍该技术走向规模化应用的关键难题。

面对这一行业挑战，中国科学院院士、西安交通大学国家储能技术产教融合创新平台（中心）主任何雅玲，携手能源与动力工程学院李印实教授团队，经过长期攻关创新性地提出了“有机分子差速锁”概念，为解决锌基液流电池的稳定性问题提供了全新思路。

团队选用L-丝氨酸作为多功能电解质添加剂，构建起精准调控电解液特性的系统性策略，实现了对电解液体相和电极界面的分区协同优化，巧妙化解了传输与反应的动力学矛盾。

这一创新策略的精妙之处在于其对电池内部关键过程的精准把控。在体相电解液中，L-丝氨酸能够重塑锌离子的溶剂化结构，有效提升离子传输速率，同时利用自身的空间位阻效应，适度减缓电化学反应动力学，让原本 “快慢失衡” 的两个过程趋于协调；而在电极界面，L-丝氨酸凭借优先吸附特性，能够引导锌离子在电极表面均匀沉积，从源头抑制锌枝晶的生长，同时形成一层致密的保护层，显著减轻析氢等副反应对电池性能的破坏。

这种体相调控与界面优化的双重作用机制，如同为电池内部安装了一套智能差速锁，让离子传输与电化学反应始终保持动态平衡。

实验数据充分验证了该技术的卓越性能。采用这一电解液调控策略的碱性锌铁液流电池，在50毫安/平方厘米（30毫安时/平方厘米）的电流密度下，能够稳定运行超过230小时，循环稳定性较传统方案实现了质的飞跃。

李印实教授介绍，这项研究不仅证实了L-丝氨酸添加剂的多重作用机制，更重要的是为锌基液流电池的性能优化提供了全新的理论依据和技术路径，打破了以往单一维度优化的局限。相关研究成果近日已在线发表于国际知名期刊《先进功能材料》，获得了国际学术界的高度关注。