综述：中性锌铁液流电池：进展与挑战

本综述系统探讨了中性锌铁液流电池（NZIFB）的研究进展，重点分析了其在电解质工程、离子交换膜和电极材料方面的创新突破，为解决锌枝晶、析氢反应（HER）及离子交叉污染等关键挑战提供了重要见解，对其大规模商业化应用前景具有指导意义。

　　

Abstract

中性锌铁液流电池（NZIFBs）因原料丰富、成本低廉和环境友好等优势，成为大规模储能领域备受关注的技术方向。其在阳极侧面临锌枝晶形成和析氢反应（HER），阴极侧存在铁离子水解和活性物质溶解度限制等问题，同时离子交叉现象也为隔膜选择带来挑战。近年来，通过电解质配方优化、膜材料创新及电极结构设计，该领域取得了一系列技术突破。

电解质工程进展

电解质优化是提升NZIFBs性能的核心策略。研究通过引入添加剂如有机配体和无机盐，有效抑制了锌枝晶的生长和HER副反应。例如，采用络合剂可调节锌沉积形态，提高沉积/溶解可逆性；调整pH值和离子强度有助于缓解Fe³⁺的水解问题，提升阴极反应稳定性。此外，高溶解度铁基活性物质的开发进一步增强了电池的能量密度和循环寿命。

离子交换膜的设计与挑战

膜材料在阻止离子交叉的同时需保持高离子电导率。传统膜如Nafion^?因成本高和铁离子渗透问题适用性有限。近期研究聚焦于低成本、高选择性隔膜，如改性聚乙烯膜和复合非氟膜，通过孔径调控和表面功能化有效抑制了Fe²⁺/Fe³⁺和Zn²⁺的跨膜迁移，减少了容量衰减，但机械稳定性和长期耐久性仍是规模化应用的瓶颈。

电极材料的创新

电极是影响反应动力学和电池效率的关键。多孔碳材料因其高比表面积和优良导电性被广泛应用，研究通过表面改性（如氮掺杂、金属氧化物沉积）提升了其对Zn/Fe电对的催化活性和稳定性。三维电极设计进一步增强了传质效率，减少了极化损失。然而，电极的腐蚀和活性物质沉积均匀性问题仍需深入探索。

未来展望

NZIFBs的大规模商业化依赖于材料体系的协同优化和系统集成创新。未来研究需开发低成本高性能膜材料、精准调控电解质组成，并设计智能电池管理系统以实时监测枝晶和副反应。通过多学科交叉合作，NZIFBs有望在可再生能源储能领域实现广泛应用。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。