西安交大科研團隊在高面容量可充電鋁電池研究方面取得新進展

鋁作為地球上最豐富的金屬元素，具有高導(dǎo)電性、高熱導(dǎo)性和低成本等優(yōu)點。鋁陽極的理論體積容量和質(zhì)量容量分別為8048mAh·cm-3和2981mAh·g-1，遠高于其他多價金屬離子的理論能量密度。此外，鋁在空氣和水中的超高穩(wěn)定性也提高了鋁電池的安全性能。然而，鋁電池的實用化道路仍然存在許多障礙，其中鋁陽極的枝晶生長是最重要也是最容易被忽視的問題。目前，大多數(shù)研究人員在探索鋁電池陽極時都是基于低面容量（0.08-0.4 mAh·cm-2）和厚隔膜（主要是Whatman GF/D玻璃纖維隔膜），這不利于探索實用化可充電鋁電池陽極的失效機理。

針對這一問題，西安交大化學(xué)學(xué)院杜顯鋒教授團隊利用激光刻蝕和陽極氧化技術(shù)制備了P-Al2O3/Al陽極，它不僅增加了電極的有效活性面積，而且形成了穩(wěn)定的電極/電解質(zhì)界面，使鋁發(fā)生均勻的電沉積。這種陽極在5mAh·cm-2的面容量下保持穩(wěn)定循環(huán)1400小時以上。

近日，該研究成果以《空間限域生長策略助力高面容量可充電鋁電池》（Space Limited Growth Strategy for Ultra-high Areal Capacity Rechargeable Aluminum Batteries）為題發(fā)表在國際能源領(lǐng)域頂級期刊《能源存儲材料》（Energy Storage Materials）上。該論文第一作者為西安交大化學(xué)學(xué)院博士研究生王世新，論文通訊作者是西安交大化學(xué)學(xué)院杜顯鋒教授和熊禮龍副教授。西安交通大學(xué)為唯一通訊單位。該研究工作是西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院杜顯鋒教授課題組在鋁電池領(lǐng)域的又一研究成果，并且獲得了國家自然科學(xué)基金和陜西省自然科學(xué)基金重點項目的支持。