​大化所李先锋/袁治章/李国辉EES：机配体在负极和电解液之间构建人工桥实现可持续的锌基液流电池

锌基液流电池由于其高能量密度和低成本的等特点而受到高度关注。然而，它们的可靠性通常受到不可控锌枝晶的限制。

在此，中国科学院大连化学物理研究所李先锋、袁治章、李国辉等人利用有机配体在负极和正极之间设计了一座人工桥，以实现锌基液流电池中锌成分从体液到负极界面区的快速转移。配体作为桥梁，首先与锌成分配位，然后吸附在负极表面，为锌成分构建定向三维传输通道，从而实现高度均匀致密的锌形态。

重要的是，以有机配体为负极的碱性锌-铁液流电池堆在 40 mA cm^-2的条件下实现了约 700 小时的稳定循环，平均库仑效率为 98.04%，能量效率为 88.53%。

图1. 作用机制

总之，该工作利用 EDTA 配体在负极和正极之间架起了一座物理化学界面桥，用于碱性锌-铁液流电池。EDTA 配体不仅能改变锌成分的配位结构，从 Zn(OH)₄²变为 EDTA-Zn(OH)₃，还能通过物理化学界面桥为锌成分构建快速离子传输通道。

得益于物理化学界面桥，Zn||Zn 对称电池在 80 mA cm^-2的高电流密度下，通过理想的镀锌/条纹工艺，实现了11.75 Ah cm^-2的显著总沉积累积容量。不含锌枝晶，AZIFB 单体电池和电池堆都能达到较高的循环性能。因此，该项工作能有效提高碱性锌铁液流电池的循环稳定性，缩小液流电池单体开发与电池堆运行之间的差距，为促进高效长寿命锌基电池的开发提供了一条可行的途径。

图2. AZIFB 和 AZIFB 电池堆的电解液性能

Artificial Bridge between Anode and Anolyte Enabled by Organic Ligand for Sustainable Zinc-Based Flow Batteries, Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d3ee02693k