液流电池因其安全性和可扩展性在可再生能源存储领域前景广阔。锌溴液流电池（Zn/Br）因其高能量密度和廉价的电解质而广受欢迎。然而，由于其生成的腐蚀性、易挥发的Br₂，导致电池使用寿命短且造成环境危害。
在此，中国科学院大连化学物理研究所谢聪鑫、李先锋等人提出向正极电解液中引入一种Br₂清除剂，将Br₂浓度降至可接受水平（约7 mM）。该清除剂——氨基磺酸钠（SANA）能与Br₂快速反应，生成温和的产物N-溴氨基磺酸钠（Br-SANA；Br⁺）。此外，Br-SANA/Br⁻（Br⁺/Br⁻）的两电子转移反应提高了能量密度。
作者开发了一种与锌负极配对的锌溴液流电池，使用磺化聚醚醚酮（SPEEK）膜，在能量密度（152 Wh L⁻¹ 对 90 Wh L⁻¹）和循环寿命（>6000次 对 ~30次）方面均优于传统锌溴液流电池。作者组装了一个5 kW的电堆，稳定运行超过700个循环（约1,400小时）。利用该反应，作者构建了大型电池系统。
图1. 单电池与规模化系统性能
总之，该工作报道了一种用于下一代溴基液流电池的化学反应。将SANA作为清除剂引入电解液，有效将游离Br₂浓度降低至约7 mM。
通过这种方式减少腐蚀性和挥发性的游离Br₂，极大地提升了电池稳定性并降低了成本，因为不再需要防腐材料。与传统的单电子转移反应（Br⁻/Br₂）相比，本反应中的两电子转移过程（Br⁻/Br-SANA）极大地提高了电池的能量密度。通过与锌负极结合，我们获得了一种高能量密度、超低腐蚀的锌溴液流电池。
基于此，单体电池在40 mA cm⁻²下稳定运行超过600个循环，能量效率超过80%。此外，利用该反应组装的集成5 kW系统表现出约6.6 kWh的输出能量、78%的能量效率以及超过700个循环（约1,400小时）的出色循环寿命。因此，该工作表明为电网规模应用设计温和、长寿命、高能量密度的溴基电池是可行的。
图2. 系统成本分析
Grid-scale corrosion-free Zn/Br flow batteries enabled by a multi-electron transfer reaction, Nature Energy 2025 DOI: 10.1038/s41560-025-01907-5
李先锋 现任中国科学院大连化学物理研究所副所长，储能技术研究部部长。 长期从事电化学储能技术特别是液流电池储能技术的基础研究和产业化开发工作。获包括国家技术发明二等奖 （排名3），中国科学院杰出科技成就奖（排名2）等科技奖励。在Energy Environ. Sci., Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun., Adv. Mater., Chem. Soc. Rev., Sci. Bull. 等杂志发表SCI论文250余篇，引用10000余次。
谢聪鑫 硕导 中国科学院大连化学物理研究所 研究领域：多电子转移、高能量密度水系电池的研究
