本网讯（物质科学与信息技术研究院）物质科学与信息技术研究院张朝峰教授团队以“空气稳定，低成本高压水合共晶电解质用于宽温域高性能水系铝离子可充电电池”为题发表在材料领域知名期刊《美国化学学会纳米杂志》上。安徽大学硕士生罗贤胜、博士生王睿和讲师张龙海为共同第一作者，张朝峰教授为通讯作者，安徽大学为唯一通讯单位。
水系铝离子电池（AAIBs）由于铝具有较高的理论质量比/体积比容量（2980mAh g−1/8046mAh cm−3），以及丰富的储量和低成本，具有相当大的作为大型储能装置的潜力。然而，水系铝电的实际应用仍然面临着一些挑战，如猖獗的析氢反应(HER)和铝负极表面的腐蚀。上述问题增加了铝在水系电解质中的不可逆电镀/剥离，导致其库仑效率(CE)低和循环寿命短。
图.电解液工作机制示意图
基于此，材料学部张朝峰教授团队设计了一种由Al(OTf)3、乙腈(AN)、磷酸三乙酯(TEP)和水组成的水合共晶电解液(AATH40)。该电解液使AAIBs在温度为−10至50°C的宽温度范围内表现出更好的循环稳定性。AN和TEP的引入改变了氢键环境，AATH40具有贫水溶剂化结构(Al(AN)2(TEP)(OTf)2(H2O)]3+)，从而降低了电解质中的水活性，有效地抑制了副反应，降低了冻结点，拓宽了电解质的电化学窗口，延长了电池的使用寿命。此外，AN和TEP对Al3+具有很强的溶剂化能力，可以在电极/电解质界面上形成溶质衍生的固体电解质界面(SEI)，有效地抑制HER和腐蚀，从而进一步提高电池的电化学性能。