流動式鋅漿電池耐久測試亮眼：5,500次循環後仍保留81%容量

流動式鋅漿電池耐久測試亮眼：5,500次循環後仍保留81%容量

中國研究人員開發出一種流動式鋅漿電池，可連續運作長達5,128小時，為再生能源系統提供長時間儲能的全新解決方案。

這款電池以懸浮於導電液體中的鋅奈米粒子漿料取代傳統固定式鋅電極。透過讓活性材料持續循環流動，此設計克服了過去限制鋅基流動電池發展的長期技術瓶頸。

該電池由復旦大學與中國科學院的研究人員共同研發，旨在儲存太陽能板與風力渦輪機產生的多餘電力，並在再生能源發電量下降時加以釋放。

在實驗室測試中，系統達到99.94%的庫侖效率（Coulombic efficiency）。採用相同架構建構的鋅-二氧化錳電池，在歷經5,500次充放電循環後，仍保留了81.1%的原始容量，顯示出優異的耐久性。

重新思考鋅儲能技術

傳統流動電池通常透過將液態電解質泵送通過電化學電池來儲存能量。這款新設計並非仰賴固態鋅電極，而是將鋅本身轉化為可流動的能量載體。

「我們的研究源自於長期以來對透過電解質與介面工程提升鋅金屬電極可逆性的興趣，」通訊作者王飛（Fei Wang）接受《Tech Xplore》採訪時表示。

「在參訪一座鋅電解冶煉廠時，工業製程中將鋅離子（Zn²⁺）轉化為金屬鋅的過程給了我靈感，讓我意識到這種得電子的過程或許可以直接應用於能量儲存。」

該電池結合了奈米級鋅粒子、中空碳骨架以及配體（ligand）控制的電解質。這些元件協同作用，能有效防止鋅粒子團聚，同時在反覆充放電過程中維持穩定的電化學反應。

研究人員表示，流動式架構將儲能容量與功率輸出分離，使電池更易於擴展至長時儲能應用，而無需重新設計電化學電池本體。

專為再生能源設計

有別於依賴固定電極的傳統鋅電池，這款漿料可在儲槽與電池單元之間持續循環，同時鋅在金屬態與離子態之間可逆地相互轉換。

「這項設計最大的優勢在於，它將鋅從靜態電極轉變為動態能量載體，」王飛說。

研究團隊指出，將流動式架構與配體控制的界面化學相結合，有效解決了長期限制鋅漿系統的關鍵挑戰，包括粒子聚集、反應不穩定以及界面劣化等問題。

研究人員認為，這項技術最終有望支援太陽能農場與風場等間歇性再生能源所產生電力的大規模儲存。透過增加外部儲槽中漿料的容量，也能在不大幅改變核心電化學系統的前提下擴充電池的儲能容量。

「我們未來的研究將聚焦於將流動式鋅漿概念從實驗室規模的驗證，推進至實際可用的長時儲能系統，」王飛說。

研究團隊也計畫優化漿料化學配方、改善系統整合，並探討是否能在鋅基系統之外開發出類似的可流動金屬能量載體。

本研究已發表於學術期刊《自然能源》（Nature Energy）。

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