突破性進展！中國科學家研制出2.385V鋅碘液流電池，開啟儲能技術新紀元

2025年6月10日，中國科學院金屬研究所腐蝕基礎與前沿研究部傳來重磅消息：唐奡研究員與李瑛研究員團隊在鋅碘液流電池領域取得突破性進展。這項發表于《Advanced Functional Materials》的研究，通過創新性協同優化策略，成功將鋅碘液流電池的開路電壓提升至2.385V，輸出功率密度達616 mW/cm2，能量轉換效率在140mA/cm2電流密度下仍保持71.5%。這一成果不僅刷新了鋅基液流電池的性能紀錄，更為大規模儲能技術發展開辟了全新路徑。

技術突破：雙管齊下破解行業難題

研究團隊針對鋅碘液流電池長期存在的電解液穩定性問題，提出"鋅負極堿性環境+碘正極多電子轉移"的協同優化策略。傳統鋅碘電池受限于"硬軟酸堿"理論，正負極電解液中的離子配位結構導致電解液穩定性不足。此次突破的關鍵在于向堿性鋅負極電解液中添加酒石酸鉀鈉，這種兼具含氧官能團與電荷載體特性的添加劑，實現了電解液離子結構與電極界面傳質行為的雙重調控。

實驗數據顯示，添加酒石酸鉀鈉后，鋅離子的脫溶劑化過程加速35%，在電極表面形成均勻的鋅離子遷移通量，有效抑制了枝晶生長和死鋅累積。更值得關注的是，該添加劑通過氫鍵相互作用重構了水分子網絡，使自由水含量降低42%，析氫副反應減少58%。在2.5M高濃度電解液體系中，電池的容量密度和能量密度分別達到105.98Ah/L和185.18Wh/L，較傳統體系提升近60%。

性能飛躍：理論突破與工程創新結合

這項研究的理論創新體現在多維度協同優化機制的揭示。通過分子動力學模擬與介觀尺度表征，研究團隊證實酒石酸鉀鈉不僅調控了Zn(OH)?2?/Zn的沉積行為，更在電極界面構建了動態屏蔽層。這種結構使鋅沉積過電位從-0.76V降至-1.08V（vs SHE），電池工作電壓相應提升至1.61V。在200mA/cm2高電流密度下，電池仍能穩定運行超過250個循環，功率密度達到606.5mW/cm2。

工程應用層面，研究團隊開發的鋅碘液流電池體系展現出顯著優勢。在80mA/cm2電流密度下，單電池能量效率達82%，較傳統鋅碘體系提升8倍。特別值得關注的是，采用聚烯烴多孔膜替代昂貴的全氟磺酸膜后，電池成本降低60%，同時保持了80%的能量效率。當電池因鋅枝晶發生短路時，正極氧化態電解液（I??）可溶解鋅枝晶實現自恢復，在300次循環測試中性能衰減率低于5%。

產業影響：重塑儲能技術格局

這項突破為能源存儲領域帶來三重變革：

材料體系革新：鋅、碘資源豐度分別為鋰的300倍和50倍，原料成本降低75%。酒石酸鉀鈉作為食品級添加劑，使電解液毒性風險降低90%，環境友好性顯著提升。

系統設計優化：液流電池特有的功率-容量解耦特性，配合提升的能量密度，使儲能系統單位體積成本從300/kWh降至180/kWh。模塊化設計使系統擴容成本降低40%，特別適合GW級儲能電站建設。

應用場景拓展：高功率密度特性（616mW/cm2）打破液流電池僅適用于靜態儲能的局限，在電動船舶、礦用卡車等需要頻繁充放電的領域展現應用潛力。

未來展望：萬億儲能市場新勢力

當前研究團隊正推進kW級電堆向MW級儲能系統升級。據測算，當鋅碘液流電池系統效率突破85%時，其平準化儲能成本（LCOS）將降至$0.05/kWh，較鋰離子電池系統具有30%成本優勢。在政策支持方面，國家能源局已將液流電池納入新型儲能技術示范清單，預計到2030年，鋅碘液流電池在全球儲能市場的滲透率有望突破15%。

這項研究不僅標志著我國在液流電池領域達到國際領先水平，更為全球能源轉型提供了關鍵技術支撐。隨著材料科學、電化學工程與智能制造技術的深度融合，鋅碘液流電池正從實驗室加速走向商業化應用，一個清潔、安全、高效的儲能新時代正在開啟。