近日，我院先进材料与能源器件团队李战雨博士在水系铝电池研究方面取得新进展。相关工作”Synergistic co-embedding of metal ions and hydrogen protons for high stability double salt aqueous aluminum battery”发表在国际期刊Energy Storage Materials（2023，102917），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。
铝电池作为下一代大规模储能元件的有力竞争对手，受到了各行各业的关注。然而，非水电解质的空气敏感性和腐蚀性严重阻碍了铝离子电池的进一步发展。为此，本工作通过调整电解质成分构建了Al/4M Al(OTF)3+1M Ca(OTF)2/AlxMnO2·nH2O可逆水系铝电池。通过DFT、EELS和SSNMR的结果证实了Al3+和H+作为载流子同时嵌入/脱离的储能机制，模拟了溶剂化离子在嵌入/脱离过程中的具体形态，并且，在放电过程中，Ca2+具有平衡电荷和支撑物质的双重功能，MnO在充电过程中发生原位电化学转化，并与Al3+结合形成AlxMnO2·nH2O。此外通过GITT阐述了混合电解质对离子传输路径的具体影响。此电池展示了1.5放电平台在100次循环后仍能保持233mAh/g的高比容量。以上研究为水系铝电池双盐电解质内部离子扩散和溶剂化策略发展提供了重要探索。
以上工作得到了国家自然科学基金和河北省教育厅科技项目资助。
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https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.102917
