科技日?qǐng)?bào)天津12月9日電 （記者陳曦 通訊員梁紹楠）記者9日從天津大學(xué)獲悉，該校先進(jìn)碳與能源材料實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種全新的低腐蝕性“有機(jī)雙氯”電解液，為鋁金屬電池走向大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用掃清了一大障礙。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在國(guó)際期刊《自然·可持續(xù)性》上。
鋁金屬電池因負(fù)極材料鋁具有理論比容量高、地殼儲(chǔ)量豐富、成本低廉以及三電子轉(zhuǎn)移等優(yōu)勢(shì)，在下一代儲(chǔ)能技術(shù)中展現(xiàn)出巨大潛力。然而，鋁金屬電池技術(shù)的實(shí)用化長(zhǎng)期受限于電解液體系。傳統(tǒng)電解液雖能使鋁可逆沉積與溶解，但普遍存在腐蝕性強(qiáng)、黏度高、成本高、動(dòng)力學(xué)遲緩等問(wèn)題，嚴(yán)重?fù)p害電池組件壽命，制約了其發(fā)展。
針對(duì)這一核心挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出“有機(jī)雙氯”溶劑化電解液設(shè)計(jì)策略，以氯化鋁或正丙醚有機(jī)體系替代傳統(tǒng)離子液體，并通過(guò)精準(zhǔn)篩選與調(diào)控有機(jī)溶劑的溶劑化能力，構(gòu)建了獨(dú)特的“有機(jī)雙氯”溶劑化結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將所有具有腐蝕性的氯離子（Cl-）“限域”在鋁離子（Al3+）周圍，從而大幅降低了電解液整體的腐蝕性。同時(shí)，這一特殊結(jié)構(gòu)易于極化，確保了鋁電池能夠穩(wěn)定、高效地完成反復(fù)的充電與放電循環(huán)。
據(jù)介紹，該突破不僅成功解決了鋁金屬電池面臨的強(qiáng)腐蝕性難題，更開(kāi)創(chuàng)了一條基于陽(yáng)離子活性物種的全新電化學(xué)反應(yīng)路徑。這為攻克鋁電池乃至其他多價(jià)金屬電池中普遍存在的腐蝕、動(dòng)力學(xué)遲緩、傳質(zhì)受阻等共性技術(shù)瓶頸，提供了全新的解決思路，為實(shí)現(xiàn)鋁金屬電池的實(shí)用化邁出重要一步。
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