新型电解液助力铝金属电池走向实用化

科技日报天津12月9日电 （记者陈曦 通讯员梁绍楠）记者9日从天津大学获悉，该校先进碳与能源材料实验室团队成功研发出一种全新的低腐蚀性“有机双氯”电解液，为铝金属电池走向大规模实际应用扫清了一大障碍。相关研究成果近日发表在国际期刊《自然·可持续性》上。

铝金属电池因负极材料铝具有理论比容量高、地壳储量丰富、成本低廉以及三电子转移等优势，在下一代储能技术中展现出巨大潜力。然而，铝金属电池技术的实用化长期受限于电解液体系。传统电解液虽能使铝可逆沉积与溶解，但普遍存在腐蚀性强、黏度高、成本高、动力学迟缓等问题，严重损害电池组件寿命，制约了其发展。

针对这一核心挑战，团队创新性地提出“有机双氯”溶剂化电解液设计策略，以氯化铝或正丙醚有机体系替代传统离子液体，并通过精准筛选与调控有机溶剂的溶剂化能力，构建了独特的“有机双氯”溶剂化结构。该结构将所有具有腐蚀性的氯离子（Cl-）“限域”在铝离子（Al3+）周围，从而大幅降低了电解液整体的腐蚀性。同时，这一特殊结构易于极化，确保了铝电池能够稳定、高效地完成反复的充电与放电循环。

据介绍，该突破不仅成功解决了铝金属电池面临的强腐蚀性难题，更开创了一条基于阳离子活性物种的全新电化学反应路径。这为攻克铝电池乃至其他多价金属电池中普遍存在的腐蚀、动力学迟缓、传质受阻等共性技术瓶颈，提供了全新的解决思路，为实现铝金属电池的实用化迈出重要一步。