研究揭示電解液活性物質結構對鋅沉積的影響機制

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員李先鋒和研究員袁治章團隊在堿性鋅鐵液流電池電解液研究方面取得新進展。團隊通過調節鋅活性物質的配位結構，揭示了其對鋅沉積的影響機制，實現了堿性鋅鐵液流電池的高效穩定運行，相關成果發表在《能源與環境科學》上。

　　儲能技術對于建立以新能源為主體的新型電力系統、實現“雙碳”目標至關重要。鋅基液流電池是采用資源豐富的鋅作為負極活性物質的一種電池，具有成本低、安全性高等優點，是分布式儲能的理想選擇，但其穩定性仍受限于負極金屬鋅的不均勻沉積。

　　針對金屬鋅的不均勻沉積過程，團隊從鋅基液流電池工作原理出發，前期通過膜材料結構設計來調控膜與電極界面處熱、質傳遞過程，實現了鋅沉積過程的調控及鋅基液流電池性能的提升。本工作中，團隊通過在電解液中添加有機配體，實現了鋅活性物質從溶液到電極界面的快速傳質過程。在該設計中，有機配體作為橋梁，優先與鋅活性物質配位，再吸附在電極表面，形成定向的三維傳輸通道，從而實現了高度均勻且致密的鋅沉積形貌。研究表明，基于其開發的負極電解液測試的堿性鋅鐵液流電堆，在40mA/cm2的工作電流密度條件下穩定運行約700小時，庫倫效率達98.04%，能量效率為88.53%。此外，團隊還與大連化物所研究員李國輝團隊、研究員范峰滔團隊合作，通過分子動力學模擬和原子力顯微鏡（AFM）揭示了鋅活性物質的絡合結構及其對鋅沉積過程的影響機制。

　　該工作為解決鋅枝晶問題提供了新思路，并對提高堿性鋅鐵液流電池運行穩定性、推進其實用化進程具有積極的促進作用。