谢聪鑫 大连化物所供图

■本报记者 孙丹宁

在中国科学院大连化学物理研究所（以下简称大连化物所）储能技术研究部的实验室里，一排排液流电池测试装置正安静地运转。电解液在管路中缓缓循环，电化学反应悄然发生。

这是大连化物所副研究员谢聪鑫再熟悉不过的场景。过去10余年，他大部分时间都在与这些瓶瓶罐罐和电化学工作站打交道。但就是在这看似平静的实验室里，他和团队接连突破了多项高能量密度液流电池的关键技术。

当被问到对好的研究工作的判断标准时，谢聪鑫给出了自己的答案：创新性——突破现有认知或技术瓶颈；实用性——契合行业需求、具备实际应用价值；严谨性——实验数据扎实、逻辑论证严密，经得起同行检验。“我的梦想就是攻克储能领域关键技术，推动我国液流电池技术走在国际前列，为国家能源转型和‘双碳’事业贡献力量。”

沃土滋养的科研初心

最初选择液流电池作为研究方向，是因为谢聪鑫看准了储能技术是国家能源转型的关键方向。“当时行业正处于起步探索期，国家重视新能源发展，迫切需要稳定可靠的储能技术支撑，这让我坚定了深耕这个领域的想法。”

随着研究的深入，谢聪鑫发现了传统液流电池能量密度偏低的短板，于是主动转向更具挑战性的高能量密度新体系。

谢聪鑫的第一次液流电池研究，是从最基础的电解液配制、电池组装开始的。没有惊天动地的发现，有的只是反复的称量、溶解、测试。“过程很扎实也很充实。”他说，“虽然没有取得重大突破，但掌握了核心实验技能，熟悉了基本原理，更重要的是培养了严谨的科研思维。”

正是这种从点滴做起的思路，为他日后攻克多电子转移难题奠定了基础。

谢聪鑫之所以能静下心来深耕液流电池研究，与大连化物所的“软件”“硬件”分不开。

“当初选择大连化物所，是被这里顶尖的科研平台吸引。”谢聪鑫回忆道。而让他最终选择留下的，不仅是硬件条件。“多年来，所里前辈的悉心指导、团队的凝聚力，以及实验室的支持，让我能心无旁骛做研究。”

啃下多电子转移这块“硬骨头”

多电子转移反应是什么？通俗地说，液流电池的能量密度，很大程度上取决于每个离子能够携带多少个电子参与反应。可转移的电子多，能量密度就能成倍跃升。但问题是电子转移越多，反应动力学越慢、可逆性越差。

碘元素从I-到IO3-，理论上可以转移6个电子。但在常规条件下，这个反应又慢又不可逆。谢聪鑫和团队在大量文献和实验中发现，溴离子（Br-）对碘的反应路径有奇特的调控作用。他们尝试在含I-的电解液中引入Br-，充放电过程中形成了溴单质（Br2）等中间态，像一座座桥梁，让电子能够快速、有序地跨越。

结果令人十分振奋：电解液的电子转移数超过30摩尔，电池能量密度超过1200瓦时每升。“目前主流水系液流电池的能量密度通常在几十瓦时每升量级。1200瓦时每升，相当于一次性把能量密度提升了一个数量级以上，这是水系电池报道的最高值。”谢聪鑫说。

这一突破给了团队极大信心，他们随即着手解决另一个问题。传统溴基液流电池的痛点在于充放电过程中生成的Br2腐蚀性强、易挥发。谢聪鑫提出了一个颇具“跨界”色彩的想法：能不能不让溴单质出现，直接让溴离子跳到更高的氧化态？

他们引入氨基化合物，让Br-直接转化为溴氨化物（Br+），实现了双电子转移，完全避开了Br2的生成路径。“这个思路是跨学科融合的成果，借鉴了有机与配位化学的相关理念。”谢聪鑫说，这样不仅使电解液的腐蚀性和挥发性大幅降低，电池能量密度也提高了一倍。

破解了一道道难题后，团队迎来了从实验室小装置放大到5千瓦系统的考验。

“实验室想不到”的问题一个个冒了出来：系统长时间运行后材料出现蠕变、工况波动下中间产物积累导致效率下降……谢聪鑫和同事只能驻扎一线现场排查、反复优化，最终实现了超过1400小时的稳定运行。

在谢聪鑫看来，成果发表远不是终点。

“从实验室成果到规模化应用，仍需稳步推进工程化验证、成本优化等工作，这是一个循序渐进的过程。”谢聪鑫坦言，当前最大的工程化障碍，是实验室技术与工业化生产的适配性问题。“在实验室里，我们可以用高纯试剂、精确控制温度；到了工厂，原料批次差异、长期运行稳定性、维护成本等都是新课题。”

从求学到工作，谢聪鑫在大连化物所度过了10余年，向下扎根，向上突破。他在这里完成了从科研新手到青年骨干的蜕变，也在这里找到了愿意为之奋斗的方向。当被问及最大的心愿时，谢聪鑫想了想说：“希望有一天，我们开发的高能量密度液流电池能够在电网调峰、新能源并网、工业园区储能等场景中大规模应用。能看到自己多年的研究实实在在地为社会创造了价值，所有的辛苦都将得到回报。”