近年來，中國新型儲能裝機規模呈現出爆發式增長態勢。同時，在鋰離子電池儲能占絕對主導地位的同時，新型儲能新技術不斷涌現，壓縮空氣儲能、液流電池儲能等在內的技術路線可謂“百花齊放”。

深圳理工大學科研團隊的一項最新研究顯示，該團隊正在試圖解決水系鋅溴液流電池壽命短且容易“早衰”的致命弱點。鋅溴液流電池是除全釩液流電池以外商業化較為成功的液流電池技術，因成本低、安全性高、儲電能力強等特點，水系鋅溴液流電池被認為在電網儲能領域具有廣闊的應用前景。

“水系鋅溴液流電池之所以會有上述弱點，是因為在電池充放電時，鋅金屬會像樹枝一樣不受控制地生長（枝晶），這些‘金屬刺’可能刺穿電池隔膜導致短路，嚴重縮短電池壽命。”深圳理工大學材料科學與能源工程學院助理教授梁國進表示，同時電池內還會產生氫氣氣泡（析氫反應），進一步降低電池效率和壽命。

為解決上述問題，梁國進等人研發出一種高可逆性碳氈電極，在其表面均勻“鋪”了一層鉛納米顆粒。研究介紹，這些鉛顆粒就像“交通標志”一樣，能夠引導鋅金屬平整有序地沉積，避免亂長“金屬刺”。

同時，這種經過鉛改性的電極還具有更高的析氫反應過電位，可以抑制析氫反應，也就是抑制氫氣氣泡產生，讓電池工作更穩定。

不同電極調控鋅成核和生長行為的示意圖。a代表傳統碳氈電極，b代表鉛納米顆粒改性的碳氈電極（灰色球體：碳原子；藍色球體：鋅原子；橙色球體：鉛原子）

該研究工作最新發表在國際學術期刊《自然-通訊》（Nature Communications）。該研究由深圳理工大學院士工作站教授成會明指導，材料科學與能源工程學院助理教授梁國進、副教授孫源淼為共同通訊作者。

研究團隊在這項實驗中證明，基于團隊研發出的改性電極的鋅溴液流電池壽命大幅延長，在超過2300小時的時間里，每平方厘米電極上累計儲存23安時的電量，且能量轉化效率平均超過78%。

同時，基于鉛納米顆粒改性的碳氈電極的鋅溴液流電池還展現出其在嚴苛條件下的強勁性能，實現了超過4000次循環的穩定循環壽命，而傳統電池僅能循環幾百次，壽命大約提升了10倍。而且，即使在超高電流密度/面容量的情況下，鉛納米顆粒改性的碳氈電極也能有效抑制枝晶生長和析氫反應。

梁國進說，鉛納米顆粒改性的碳氈電極是一種具有成本效益且高效的解決方案，可用于提高鋅負極的可逆性，極大提升了鋅溴液流電池在大規模、低成本儲能應用中的實際可行性。“這項工作為鋅基液流電池中高可逆性鋅電極的設計提供了有益見解。”其表示。