近日，物理學院先進材料與能源器件團隊李戰雨博士等人在水系鋁電池儲能機理研究方面取得重要進展。相關工作“Bimetallic Rechargeable Al/Zn Hybrid Aqueous Batteries Based on Al-Zn Alloys with Composite Electrolytes”以河北大學為第一單位在線發表在國際著名期刊《Advanced Materials》(DOI: 10.1002/adma.202206099，IF=32.086)，我校碩士研究生楊曉虎為第一作者，李戰雨博士和張文明教授為通訊作者。

鋁含量豐富，具有很高的理論容量和體積能量密度。此外，水性鋁離子電池的高安全性使其成為大規模儲能系統的有力候選者。然而，正極材料結構坍塌和金屬鋁的溶解等問題導致水系鋁離子電池難以開發。在此項工作中，研究人員開發了一種新型電池系統，即Al-Zn/Al(OTF)₃+HOTF+Zn(OTF)₂/Al_xZn_yMnO₂·nH₂O。陰極采用MnO拓撲變換，保證陰極形成Al_xMnO₂·nH₂O，拓撲變換改變了正極材料的結構，使Zn²⁺可以嵌入到Al_xMnO₂·nH₂O尖晶石結構中，為材料結構提供支撐。陽極上，電解液中的Zn²⁺在Al負極上沉積，形成區域性的Al-Zn合金，避免金屬鋁的溶解問題。Zn²⁺在放電過程中被還原為Zn金屬，為二次放電增加了一個平臺，有利于電池容量的提高。該系統可提供1.6 V的放電平臺，首次放電容量達到554 mAh/g，且在100次循環后保持313 mAh/g的高可逆容量。該研究為水系鋁離子電池（AAIBs）的進一步發展提供了新思路。

以上工作得到了物理學院球差電鏡公共測試平臺及國家自然科學基金項目、河北大學高層次引進人才項目等經費的支持。

全文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202206099

(物理科學與技術學院、 科學技術處供稿）