硫酸盐通过稳定水的结构，阻止了有害的化学反应，从而将电池寿命延长了10倍。这一解决方案简单且可扩展，可能会重塑绿色能源的储存方式。

水性电池寿命取得突破

沙特阿卜杜勒阿齐兹国王科技大学（KAUST）的研究人员已经确定了一个关键的分子问题，该问题一直阻碍着水性可充电电池成为更安全、更具成本效益的可持续能源存储选项。他们的研究成果已发表在《科学进展》上，解释了这些电池内部的水是如何损害性能和缩短使用寿命的。然而，通过添加硫酸锌等廉价盐类，研究人员能够显著减轻这一问题，将电池寿命延长了十倍多。

影响电池续航的主要因素之一是阳极，即发生化学反应以产生和储存能量的组件。遗憾的是，某些不必要的化学反应（称为寄生反应）会损坏阳极，缩短电池的整体使用寿命。

揭开水资源问题的面纱

研究表明，自由水分子在触发这些有害反应中起着主要作用。添加硫酸锌有助于限制自由水的存在，降低其破坏阳极的能力。

“我们的研究结果强调了水结构在电池化学中的重要性，而水结构这一关键参数此前一直被忽视，”本研究的主要研究者、沙特阿卜杜勒阿齐兹国王科技大学（KAUST）可再生能源和储能技术中心（CREST）主任兼教授胡萨姆·艾尔沙里夫说道。

什么是“自由水”？

自由水是指未与其他分子紧密结合的水分子。这种状态使得自由水能够与更多分子发生相互作用，从而引发消耗能量并损害阳极的不良反应。

研究发现，硫酸可以使自由水的键合稳定，起到KAUST团队所说的“水胶”的作用，改变水分子的动力学，从而减少寄生反应的数量。

虽然KAUST研究人员的大部分实验都是在硫酸锌电池上进行的，但早期研究表明，硫酸对其他金属阳极也有同样的效果，这表明在电池设计中加入硫酸盐可能是延长所有水系电池寿命的通用解决方案。

简单、可扩展且经济实惠

“硫酸盐价格低廉、获取容易、化学性质稳定，这使得我们的解决方案在科学和经济上均具备可行性，”科学实验主要由沙特阿卜杜勒阿齐兹国王科技大学 (KAUST) 的研究科学家朱云培完成。

水系电池作为一种可持续的大规模储能解决方案，正受到全球广泛关注，预计到2030年，其市场规模将超过100亿美元。与常用于电动汽车的锂离子电池不同，水系电池为将太阳能等可再生能源并入电网提供了更安全、更可持续的选择。

参考文献：《水性电解质中金属阳极可逆性与溶剂化化学及界面电子转移的相关性》，作者：朱云培、西米尔·托马斯、台然·王、郭贤荣、王义洲、刘琛、S. 马尼·萨拉西、张西西、奥斯曼·M·巴克、奥马尔·F·穆罕默德、胡萨姆·N·阿尔沙里夫，发表于2025年7月25日，《科学进展》。DOI：10.1126/sciadv.adx8413

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