深圳新聞網(wǎng)2025年4月8日訊（深圳商報(bào)首席記者 吳 吉 通訊員 王之康）因?yàn)槌杀镜?、安全性高、?chǔ)電能力強(qiáng)等特點(diǎn)，水系鋅溴液流電池在電網(wǎng)儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，可惜一直存在電池壽命短且容易“早衰”的致命弱點(diǎn)。
近日，深圳理工大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)為這一難題找到了解決方案，相關(guān)成果4月5日發(fā)表在《自然通訊》上。該研究由深圳理工大學(xué)院士工作站教授成會(huì)明指導(dǎo)，材料科學(xué)與能源工程學(xué)院助理教授梁國(guó)進(jìn)、副教授孫源淼為共同通訊作者，深圳理工大學(xué)聯(lián)培博士生胡議闡、閔志雯為共同第一作者。
“水系鋅溴液流電池之所以會(huì)有上述弱點(diǎn)，是因?yàn)樵陔姵爻浞烹姇r(shí)，鋅金屬會(huì)像樹(shù)枝一樣不受控制地生長(zhǎng)（枝晶），這些‘金屬刺’可能刺穿電池隔膜導(dǎo)致短路，嚴(yán)重縮短電池壽命?！绷簢?guó)進(jìn)表示，同時(shí)電池內(nèi)還會(huì)產(chǎn)生氫氣氣泡（析氫反應(yīng)），進(jìn)一步降低電池效率和壽命。
據(jù)梁國(guó)進(jìn)介紹，他們研發(fā)出一種高可逆性碳?xì)蛛姌O，在其表面均勻“鋪”了一層鉛納米顆粒。這些鉛顆粒就像“交通標(biāo)志”一樣，能夠引導(dǎo)鋅金屬平整有序地沉積，避免亂長(zhǎng)“金屬刺”。同時(shí)，這種經(jīng)過(guò)鉛改性的電極還具有更高的析氫反應(yīng)過(guò)電位，可以抑制析氫反應(yīng)，也就是抑制氫氣氣泡產(chǎn)生，讓電池工作更穩(wěn)定。
實(shí)驗(yàn)證明，基于這種改性電極的鋅溴液流電池壽命大幅延長(zhǎng)，在超過(guò)2300小時(shí)的時(shí)間里，每平方厘米電極上累計(jì)儲(chǔ)存23安時(shí)的電量，且能量轉(zhuǎn)化效率平均超過(guò)78%。
同時(shí)，基于鉛納米顆粒改性的碳?xì)蛛姌O的鋅溴液流電池還展現(xiàn)出其在嚴(yán)苛條件下的強(qiáng)勁性能，實(shí)現(xiàn)了超過(guò)4000次循環(huán)的穩(wěn)定循環(huán)壽命，而傳統(tǒng)電池僅能循環(huán)幾百次，壽命大約提升了10倍。而且，即使在超高電流密度/面容量（100 mA cm-2/100 mAh cm-2）的情況下，鉛納米顆粒改性的碳?xì)蛛姌O也能有效抑制枝晶生長(zhǎng)和析氫反應(yīng)。
“這項(xiàng)工作為鋅基液流電池中高可逆性鋅電極的設(shè)計(jì)提供了有益見(jiàn)解?！绷簢?guó)進(jìn)說(shuō)，鉛納米顆粒改性的碳?xì)蛛姌O是一種具有成本效益且高效的解決方案，可用于提高鋅負(fù)極的可逆性，極大提升了鋅溴液流電池在大規(guī)模、低成本儲(chǔ)能應(yīng)用中的實(shí)際可行性。
