西安交大破解锌基液流电池寿命难题

近日，西安交通大学化学工程与技术学院一支研究团队在电化学储能领域取得重大突破，成功攻克了长期制约碱性锌基液流电池发展的核心瓶颈——锌离子传输与电化学反应速率之间的“失配”难题。这一创新成果，为开发高稳定性、长循环寿命的锌基液流电池技术提供了全新的解决思路，有望显著推动低成本、高安全的长时储能系统商业化进程。

锌基液流电池因其原料丰富、成本低廉、本征安全性高等优点，被认为是大规模储能领域极具潜力的技术路线之一。然而，在碱性体系中，锌电极在沉积/溶解过程中，锌离子的体相传输速率往往难以匹配其快速的表面电化学反应速率，导致锌的不均匀沉积，易形成枝晶或产生“死锌”，从而引发电池容量快速衰减、循环寿命短等致命问题。这一“失配”现象已成为该技术走向实际应用的主要障碍。

西安交大研究团队独辟蹊径，从调控电极界面反应环境与优化离子传质过程协同出发，提出并构建了一种新型多功能电极结构。该设计巧妙地在传统电极内部引入具有选择性调控功能的复合界面层，并优化了多孔电极的微结构与表面性质。此举不仅高效促进了锌离子在电极表面的均匀分布与快速迁移，实现了离子传输与电化学反应动力学的动态平衡，还有效抑制了副反应的发生，确保了锌沉积/溶解过程的高度可逆性。



基于该创新电极体系的碱性锌基液流电池，在实验室测试中展现出极其优异的循环稳定性。电池在长期深度充放电循环后，仍能保持极高的容量保有率与库伦效率，显著超越了此前报道的同类电池体系的循环寿命。这一突破性进展，从根本上缓解了因锌沉积形貌失控导致的电池失效问题，证明了通过精巧的电极结构设计解决离子传输与反应“失配”的可行性。

该研究成果不仅深化了对锌电极界面过程与传质动力学的科学理解，更具备了明确的工程应用价值。其所提出的解决方案不依赖于昂贵的材料或复杂的系统重构，易于与现有液流电池制造工艺兼容，为开发下一代高性能、长寿命的锌基液流电池储能技术奠定了坚实的技术基础。随着全球能源结构转型对长时储能需求的日益迫切，西安交通大学的这项创新研究，为我国在先进储能技术领域的自主创新与产业升级注入了强劲动力。

该成果以《有机分子差速锁平衡输运-反应动力学实现长寿命碱性锌基液流电池》为题，于2025年12月发表于国际知名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。