近日，我院先进材料与能源器件组李战雨博士在水系铝电池储能机理研究方面取得新进展。相关工作“Bimetallic Rechargeable Al/Zn Hybrid Aqueous Batteries Based on Al-Zn Alloys with Composite Electrolytes”在线发表在国际高水平期刊《Advanced Materials》（DOI: 10.1002/adma.202206099），硕士研究生杨晓虎为第一作者，张文明教授和李战雨博士为共同通讯作者。
铝含量丰富，具有很高的理论容量和体积能量密度。此外，水性铝离子电池的高安全性使其成为大规模储能系统的有力候选者。然而，正极材料结构坍塌和金属铝的溶解等问题导致水系铝离子电池难以开发。在此项工作中，研究人员开发了一种新型电池系统，即Al-Zn/Al(OTF)3+HOTF+Zn(OTF)2/AlxZnyMnO2·nH2O。阴极采用MnO拓扑变换，保证阴极形成AlxMnO2·nH2O，拓扑变换改变了正极材料的结构，使Zn2+可以嵌入到AlxMnO2·nH2O尖晶石结构中，为材料结构提供支撑。阳极上，电解液中的 Zn2+在Al负极上沉积，形成区域性的 Al-Zn合金，避免金属铝的溶解问题。Zn2+在放电过程中被还原为Zn金属，为二次放电增加了一个平台，有利于电池容量的提高。该系统可提供1.6 V的放电平台，首次放电容量达到554 mAh/g，且在100次循环后保持313 mAh/g的高可逆容量。该研究为水系铝离子电池（AAIBs）的进一步发展提供了新思路。
以上工作得到了国家自然科学基金和河北省自然科学基金项目资助。
全文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202206099
