在大规模储能领域，电池需要能够在较长时间内储存大量电能，同时具备安全性、经济性和环境友好性。美国凯斯西储大学的研究人员正在开发一种新型电解液，用于可充电液流电池，有望满足这些关键指标。

液流电池的工作原理类似于一个超大的燃料箱。以汽车为例，在不改变发动机的情况下，通过增加油箱容量即可延长行驶里程。液流电池同样如此：其“发动机”不变，而储存活性物质的储罐大小决定了可储存的能量。

凯斯西储大学团队近期展示了一种用于液流电池的新型电解质。这种电解质挥发性较低，不易蒸发或起火，并实现了新型导电方式。其结构允许质子(带正电荷的氢原子)像台球一样在分子间“跳跃”传导。该研究发表在《美国国家科学院院刊》上，由大学储能系统突破性电解质能源前沿研究中心(BEES2 EFRC)的科研人员完成。

与传统锂离子电池不同，新型电解质通过质子跳跃传导，而非依赖带电粒子在粘稠液体中物理移动。首席研究员、化学与生物分子工程教授Burcu Gurkan表示：“我们接受出于安全考虑需要液体具有一定粘度的现实。但与其让大的带电粒子在粘稠液体中移动，不如让氢离子在分子间跳跃到达电极。”

这种质子跳跃传导方式受溶液粘度的影响较小。该研究的合著者、BEES EFRC创始主任Robert Savinell教授指出：“这使得质子能够轻松传导，同时保持流体的不挥发性和安全性。”

BEES2的研究人员认为，这种电解质还可能惠及其他电化学技术，如电催化——一种无需高压或高温即可生产化学物质的过程。

目前，这项由美国能源部支持的研究仍在进行中。Gurkan表示，该技术尚未达到可以直接用于制造液流电池的阶段，在化学溶解度等方面仍需进一步突破。这一研究延续了凯斯西储大学在电化学和电化学工程领域长达50年的研究积累。研究合作方包括纽约大学、纽约市立大学、田纳西大学、伊利诺伊大学香槟分校、谢菲尔德大学、卢瑟福阿普尔顿实验室和欧洲同步辐射设施等机构。

出版详情：作者：Miguel Muñoz等，标题：《结构化电解质促进 Grotthuss 型传输以增强质子耦合电子转移反应》，发表于：《美国国家科学院院刊》(2026)，期刊信息：《美国国家科学院院刊》