阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的科学家在水性充电电池研究领域取得重大突破，发现了阻碍其成为更安全、经济可持续能源存储选择的关键分子原因，相关研究结果发表于《科学进展》杂志。这一发现有望推动水性电池大规模储能应用进程，为可再生能源存储带来新希望。

水性电池作为大规模储能的可持续方案备受全球关注，预计到 2030 年其市场规模将超 100 亿美元。与电动汽车常用的锂电池相比，水性电池在将太阳能等可再生能源并入电网方面，具备更安全、更可持续的优势。然而，此前其电池寿命和性能问题限制了其进一步发展。

决定电池寿命的关键因素之一是阳极，其化学反应产生并储存电池能量，但寄生化学反应会降低阳极性能，缩短电池寿命。KAUST 科学家的新研究揭示了水对电池寿命和性能的影响机制：自由水(水分子之间未紧密结合的状态)会促进寄生反应，消耗能量并损害阳极。

研究发现，添加廉价盐(如硫酸锌)可缓解这一问题，甚至将电池寿命延长十倍以上。硫酸盐能稳定自由水的键，起到“水胶”作用，改变水分子动态，减少寄生反应数量。虽然大部分实验基于硫酸锌电池，但早期调查显示，硫酸盐对其他金属阳极也有相同效果，这意味着在电池设计中加入硫酸盐可能是延长所有水性电池寿命的通用解决方案。

负责大部分实验的 KAUST 研究科学家朱云培表示：“硫酸盐价格低廉、广泛可用且化学性质稳定，这使得我们的解决方案在科学和经济上都是可行的。”

领导这项研究的首席研究员、KAUST 教授兼 KAUST 可再生能源和存储技术卓越中心(CREST)主席 Husam Alshareef 强调：“我们的研究结果突出了水结构在电池化学中的重要性，这是一个以前被忽视的关键参数。”

此外，KAUST 教授 Omar Mohammed、Omar Bakr、Xixiang Zhang 和 Mani Sarathy 也参与了这项研究。此次研究成果为水性充电电池的优化设计提供了理论依据，有望推动其在可再生能源存储领域的广泛应用，助力全球绿色能源转型。

更多信息： 朱云佩等，《金属阳极可逆性与水系电解质中溶剂化化学和界面电子转移的相关性》，《科学进展》(2025)。