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2026年上半年锌溴液流电池研究进展文献综述
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作者：赵丹博士
单位：湖北君安储能科技有限公司、乐山市君安新能源科技有限公司创始人
（本文仅代表个人学术观察与观点，不代表所在机构及任何第三方立场）
时间范围：2026年2月—2026年8月
一、引言锌溴液流电池（Zinc-Bromine Flow Batteries, ZBFBs）因其高能量密度、低成本、本征安全性及长循环寿命等优势，在大规模电网储能领域展现出广阔的应用前景。2026年上半年，该领域在电解液添加剂创制、电极改性、系统热管理以及工程化应用等多个维度取得了突破性进展。本综述基于知识库收录的2026年2月至8月期间的核心文献，从电解液与添加剂、电极与负极界面调控、系统热管理与机理研究、工程化与产业化进展四个方面进行系统梳理。
二、电解液与添加剂2.1 双位点络合剂抑制溴交叉2026年7月发表的研究针对高容量锌溴液流电池中传统溴络合剂络合不足、易相分离导致性能下降的瓶颈问题，提出了一种双位点分子设计策略，合成了含两个季铵中心和羟基官能团的双吡咯烷基络合剂N₂EDP（N, N-二(2-羟乙基)-1,5-二溴戊烷二铵吡咯烷）。该络合剂通过静电作用捕获多溴化物阴离子形成大体积络合物，密度泛函理论验证其多溴化物结合能力和水相容性均优于传统单一位点络合剂MEP。电化学测试显示，N₂EDP使Br₃⁻的扩散系数降低61%，溴物种渗透率降低87.9%。搭载N₂EDP的电池在50%荷电状态下放电容量达74.1 Ah L⁻¹，50次循环容量保留率100%，60%荷电状态下最大容量达86.1 Ah L⁻¹，为高容量锌溴液流电池发展提供了有效路径。
2.2 季铵盐添加剂拓宽低温运行范围2026年5月授权的一项专利公开了将N-(2-羟乙基)-N-甲基-吡咯烷𬭩溴化物作为新型季铵盐络合剂应用于锌溴液流电池电解液。该添加剂与溴单质络合形成的油状离子液体能在–40°C维持液态，正极电解液在充电深度50%时水相和油状离子液体相在–20°C均能保持液态，使电池系统在–20°C环境下长期稳定运行超过140小时。使用该添加剂的电池在深度（>77.3%）充电情况下可稳定运行超过1400小时，能量密度达6.5–400 Wh/L，使用温度范围为–20~40°C。该研究有效解决了传统MEP络合剂在低温下因油相凝固导致管路堵塞、电池失效的行业痛点。
2.3 耐低温电解液：花青素类添加剂与醇类溶剂协同2026年4月授权的一项专利提出了一种基于2-苯基苯并吡喃型阳离子类添加剂（飞燕草色素、天竺葵色素、矢车菊色素等天然花青素类化合物）与醇类溶剂协同作用的耐低温锌溴液流电池电解液。该体系的核心机制在于：2-苯基苯并吡喃型阳离子在酸性条件下质子化产生正静电势，使溴离子和多溴化物在正极侧稳定吸附，有效抑制溴穿梭效应，同时保持电解液均相水溶液状态，避免传统水/油两相分离导致的局部凝固问题；醇类溶剂（乙二醇、1,2-丙二醇、甲醇、甘油等，占总溶剂质量5%–10%）则降低电解液凝固点，并通过羟基与水形成氢键削弱[Zn(H₂O)₆]²⁺配位结构，降低锌脱溶剂活化能，提升锌在低温条件下的反应动力学并抑制枝晶生成。实验结果显示，该方案使锌溴液流电池在–20°C条件下能量效率仍达常温条件下能量效率的95%以上，显著优于现有低温性能方案。
2.4 多羟基-胆碱复合络合剂实现宽温域运行2026年2月授权的一项专利（西安热工研究院等）报道了一种基于"多羟基修饰"和"胆碱复合"策略的多功能电解液，将溴化胆碱（ChBr）与N-甲基-N,N-双(2-羟乙基)-1-丙胺溴化物（PMDA）以特定摩尔比（0.5~9:1）复合作为新型络合剂，并引入高氯酸钾和氯化钾混合导电添加剂。该体系通过多羟基基团的氢键网络增强亲水性与立体包覆能力，胆碱阳离子的季铵结构提供空间位阻效应，二者形成协同与拮抗的双重作用，有效平衡了电解液的均相性能与防冻性能。导电添加剂中的ClO₄⁻和Cl⁻则通过协同电荷补偿效应促进锌和溴的氧化还原反应动力学。组装后的锌溴液流电池在–20°C至50°C宽温域内均能长时间稳定运行，20 mA cm⁻²条件下能量效率达84%，100圈循环后容量保持率达98.8%，电导率达201 mS/cm。
三、电极与负极界面调控3.1 液态金属锌负极：液-液相变实现超长循环2026年3月，香港城市大学支春义团队在Nature Communications上报道了一种基于液态金属（LM）的锌负极设计策略，将锌的沉积/剥离从传统的固-液反应转化为液-液电化学反应。该策略利用共晶Ga-In-Sn液态金属体系溶解锌，形成共晶Ga-In-Sn-Zn液态金属，显著提高了锌负极的比表面积和可逆性。关键性能指标包括：在50%荷电状态、40 mA cm⁻²条件下，搭载LM的锌溴液流电池运行超过800次循环（比传统无LM电池长约12倍），平均库仑效率稳定在98.5%，平均能量效率达83.2%；在90%高荷电状态下，以84.4 mAh cm⁻²的比容量成功运行超过500次循环，CE平均保持在97.8%。12小时自放电测试显示，带LM的ZBFB保持85.84%的容量，而传统电池仅保留75.30%。累计放电容量达到46.2 Ah cm⁻²，在20–60 mA cm⁻²电流密度范围内均表现出优异性能。
3.2 铅纳米点阵诱导无枝晶锌沉积2026年4月发表的研究提出了一种通过在碳毡电极上原位预沉积纳米级铅（Pb）颗粒的电极改性策略（Pb@CF）。铅纳米颗粒作为锌亲和性成核位点，有效诱导均匀锌沉积，实现无枝晶沉积形貌；同时铅修饰电极具有更高的析氢过电位，有效抑制氢气析出。在全电池测试中，基于Pb@CF的锌溴液流电池在20 mA cm⁻²条件下稳定循环2300次，平均库仑效率达97.4%，能量效率达78.0%，累计沉积容量达到23 Ah cm⁻²；在40 mA cm⁻²高功率条件下，1500次循环中平均CE和EE分别达98.7%和73.1%；即使在80 mA cm⁻²/20 mAh cm⁻²的苛刻条件下仍能稳定运行570次循环。该研究将锌溴液流电池的循环寿命提升了近10倍，为高可逆性锌电极设计提供了经济高效的解决方案。
3.3 锌枝晶形成机制与抑制策略综述2026年7月，南方科技大学赵天寿院士团队在Energy Materials上发表综述，系统阐述了锌基液流电池中枝晶形成的多尺度机制：从微米级表面粗糙度引发的尖端效应、高电流密度下的浓度极化与混合控制、锌原子沿<1010>晶向的择优生长，到最终形成直径50–200纳米、长度数微米的针状或松树状枝晶结构。综述全面梳理了四大类枝晶抑制策略——电解液调控（亲水增溶剂、锌-焦磷酸配合物、液态金属电解液）、电极改性（金属键合与石墨烯结构、静电喷涂石墨烯涂层）、隔膜设计（带负电荷纳米多孔膜实现"逆向沉积"）以及运行参数调节（流速与电流密度优化），并指出各策略间存在权衡取舍，未来需发展整合电解液、阳极、隔膜和运行调控的综合策略，并在全电池层面评估枝晶控制效果。
四、系统热管理与机理研究2026年5月发表的一项研究在30–70°C宽温度范围内系统考察了锌溴液流电池温度依赖的电化学动力学。研究发现，运行温度同步影响反应动力学、油水两相流行为、锌沉积过程及副反应——升温可提升电压效率（从30°C的76.6%升至70°C的83.7%，80 mA cm⁻²），但会降低库仑效率（从99.3%降至95.3%）。研究确定50°C为最佳运行温度，在该温度下多溴化物反应动力学快且锌沉积均匀，实现超过1000次循环的最佳循环稳定性；低于50°C时多溴化物混合不良导致循环寿命缩短，高于50°C时溴络合作用减弱、锌沉积形貌粗糙，加速自放电和容量衰减。该研究为热自适应、长寿命锌溴液流电池系统的热管理设计提供了机理层面的关键见解。
五、工程化与产业化进展2026年6月的行业报告显示，锌溴液流电池产业化取得重要进展：已实现年产200 MWh关键材料生产与电堆自动化组装，500 MWh产线已完成整体方案设计，预计2026年下半年启动建设。产业链各关键环节（一体化电极、纳米微孔膜、电解液、一体化封装电堆）均为自主可控。产品体系覆盖ZBFM-10（小型独立储能）、ZBFM-20（5 kW/20 kWh储能单元模块）和ZBFS-1000（250 kW×4h大容量系统，40尺集装箱集成）。
在项目应用方面，华电科工集团1 MW/4 MWh锌溴液流电池储能系统是国内首个MW级项目，获得国家能源局第五批首台套重大技术装备认定；此外，中石油新疆油田零碳井光储联合供电项目（180 kWh）实现了锌溴液流电池在油田现场的国际首个应用；青海海东科技园光储充电网项目（150 kW光伏+400 kWh锌溴液流电池）等示范项目也相继落地。报告指出，未来将优先针对用户侧差异化场景开发专用解决方案，通过市场规模和产能规模扩大降低成本，并借鉴锂电系统架构采用模块-组串-系统三级架构提升系统可靠性。
六、总结与展望2026年上半年锌溴液流电池研究呈现出以下关键趋势：
第一，电解液添加剂向功能多元化发展。 从双位点络合剂N₂EDP、新型季铵盐络合剂到花青素类添加剂与醇类溶剂的协同体系，再到多羟基-胆碱复合络合剂，研究重点已从单一抑制溴穿梭拓展为同步实现"溴穿梭抑制+低温适应性+锌枝晶抑制"的多功能集成。
第二，锌负极界面调控取得突破性进展。 液态金属液-液相变策略和铅纳米点阵诱导成核策略分别从不同路径解决了锌枝晶这一核心挑战，将循环寿命从数百次提升至数千次，为锌溴液流电池的商业化应用扫清了关键障碍。
第三，系统热管理研究为工程化提供机理支撑。 温度依赖的电化学动力学研究明确了50°C为最佳运行温度，为系统热管理设计提供了理论基础。
第四，产业化进程加速推进。 MW级示范项目成功投运、500 MWh产线规划启动，标志着锌溴液流电池正从技术验证阶段迈向规模化应用阶段。
展望未来，锌溴液流电池将沿着"高面容量化、宽温域化、低成本化"的路径持续演进，电解液多功能化设计、电极界面工程的深度优化以及系统热管理的智能化控制将是下一阶段的研究重点。
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