铝离子电池规模化应用核心障碍研究获突破
湘潭大学湖南先进传感与信息技术创新研究院教授魏晓林以及副教授魏同业、许望平团队，在铝离子电池规模化应用核心障碍研究方面获突破，相关成果3月14日发表于《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）。
相对于目前产业界广泛应用的锂离子电池材料，铝是地壳中含量最丰富的金属元素，产业链供应链风险更小，价格更低，且具有高能量密度，是学界研究中可替代的大规模储能材料的理想选择。但三价铝离子强电荷相互作用导致铝离子电池循环稳定性差、充放电效率低等问题，成为制约水系铝离子电池实用化与规模化应用的核心障碍。
针对以上问题，团队选择从正极材料和电解液两方面着手解决，通过引入 Cl?精准调控电解液溶剂化结构，构建 Lewis 酸界面环境，深入解析了离子传输与界面反应机制，系统探究了绣球花状 BiOI 正极与锌负极在改性电解液中的电化学行为，阐明了氯离子掺杂对电极界面结构与电池性能的优化机理。
研究结果表明，该调控策略为水系铝离子电池性能提升提供了全新解决方案。Cl?部分取代 BiOI 晶格中 I?并构建 Lewis 酸界面，可有效削弱水氢键网络、改变界面反应路径，抑制析氢与负极腐蚀、钝化等副反应，显著提升 Al3?快速脱嵌动力学，与已经发表的成果相比，倍率性能及充放电效率更高。
团队制备的 Zn/AC10/BiOI 电池在 5 A g?1 高电流密度下，比容量达 203 mAh g?1，1500 次循环后容量保持率仍为 94.1%，库仑效率接近 100%；同时依托 BiOI 强可见光吸收特性，研发的光可充电水系铝离子电池，在光照下放电容量提升 23.1%，推动水系铝离子电池从基础性能优化，转向兼顾高倍率、长循环、光辅助充放电的多功能集成。
据介绍，该研究突破水系铝离子电池离子扩散动力学慢、循环稳定性差等核心技术瓶颈，为大规模储能系统用低成本、高倍率水系铝离子电池的开发与应用提供了全新技术路径与关键实验支撑，也为该领域后续基础研究及应用指明方向。
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/aenm.202505262
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