面對化石能源大量消耗造成的氣候變化，我國提出了“碳達峰碳中和”重大決策部署，積極推進可再生能源的規(guī)?；?，以實現高質量低碳轉型發(fā)展。然而，以風能、太陽能為代表的可再生能源發(fā)電具有不連續(xù)性，嚴重影響智能電網安全穩(wěn)定運行。大規(guī)模長時儲能技術是解決這一問題的有效途徑，這其中水系液流電池儲能技術以其安全性高、循環(huán)壽命長等優(yōu)勢，成為電力系統(tǒng)儲能的首選技術之一。

近期，某研究所課題組在高性能鋅基液流電池領域取得進展，研究人員在深入理解碘氧化還原反應機制的基礎上，提出了一種基于聚碘絡合物的碘正極溶液，有效解鎖了碘正極容量，實現了鋅碘液流電池的高能長效循環(huán)運行。此外，他們以鋅負極界面電化學行為調控為切入點，在鋅負極電解液中引入煙酰胺，有效避免了鋅枝晶并顯著提升了鋅負極沉積溶解反應可逆性，組裝的鋅鐵液流電池實現了高效穩(wěn)定運行。

鋅碘液流電池理論容量和能量密度高，但碘正極氧化反應生成的I2會進一步與I-絡合形成I3-，極大限制了碘正極實際使用容量。針對這一問題，該研究在碘化鉀正極溶液中引入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，單體NVP羰基上氧的孤對電子促進了I2中的I-I鍵斷裂和I-O鍵的形成，進而生成可溶性聚碘絡合物NVP-2I3-，避免了I2與I-絡合形成I3-，有效解鎖了碘正極容量。組裝的鋅碘液流電池放電容量顯著提升了58%（115 Ah L-1），在70%能量效率下穩(wěn)定循環(huán)600圈。研究結果證明了PVP作為一種經濟高效添加劑可有效應用于鋅碘液流電池碘正極，為釋放碘正極容量和開發(fā)高性能鋅碘液流電池提供了新的途徑。

鋅基液流電池鋅負極成本低、能量密度高，但在中性水溶液中存在可逆性差、易腐蝕和產生鋅枝晶等問題，嚴重制約了鋅負極的長期循環(huán)穩(wěn)定性。針對這一問題，研究人員在氯化鋅溶液中加入煙酰胺（NAM），可有效重塑電極界面處Zn2+離子的溶劑化結構，促進Zn2+去溶劑化并抑制鋅還原時氫氣的析出，而從Zn2+溶劑化鞘層釋放的NAM分子隨后吸附在電極上，進一步調節(jié)Zn2+向電極界面的均勻擴散，抑制尖端效應。隨著鋅還原過程的持續(xù)進行，NAM分子在電極/溶液界面不斷重復這種協(xié)同調制作用，最終形成均勻、無枝晶的鋅沉積。

得益于此，組裝的鋅鐵液流電池性能顯著增強，在50 mA cm -2下充放電循環(huán)400次（約120 h）無明顯容量衰減，并可實現185 mW cm-2的功率密度、98.9%的容量保持率和70%的能量效率，循環(huán)壽命提升了100%。該研究為高性能鋅基液流電池開發(fā)提供了技術支撐。