KAUST的研究团队发现，水系电池寿命短的主要原因是阳极处"自由水"分子引发有害化学反应。通过添加硫酸锌等低成本硫酸盐，他们成功将该问题大幅减轻——电池寿命提升逾十倍。硫酸盐发挥"水分子粘合剂"作用，可稳定水结构并阻断能量损耗反应。该解决方案不仅简单经济，初期数据表明它可能适用于各类金属阳极水系电池体系。
决定电池寿命（无论是水系电池还是其他类型）的关键因素之一是阳极。阳极发生的化学反应产生并储存电池能量，但寄生化学反应会腐蚀阳极，从而缩短电池使用寿命。
新研究揭示了游离水如何参与这些寄生反应，以及硫酸锌如何减少电池中的游离水含量。
"我们的发现强调了水结构在电池化学中的重要性，这个关键参数此前一直被忽视，"本研究首席研究员、阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）可再生能源与存储技术卓越中心（CREST）主任Husam Alshareef教授表示。
游离水是指未与其他分子形成强键合的水分子。这种状态使游离水能与其他分子发生更多反应，引发消耗能量并损害阳极的副反应。
研究发现硫酸根能稳定游离水的键合，被KAUST团队称为"水分子胶"，通过改变水分子动力学来减少寄生反应数量。
虽然KAUST研究人员主要在硫酸锌电池上进行实验，但初步研究表明硫酸根对其他金属阳极具有相同效果，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。
"硫酸盐价格低廉、来源广泛且化学性质稳定，使我们的解决方案兼具科学可行性和经济性，"负责主要实验的KAUST研究科学家Yunpei Zhu表示。
水系电池作为大规模储能的可持续解决方案正获得全球广泛关注，预计到2030年市场规模将超过100亿美元。与电动汽车常用的锂电池不同，水系电池为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。
KAUST的Omar Mohammed、Omar Bakr、Xixiang Zhang和Mani Sarathy教授也参与了本研究。