鋁離子電池電解質(zhì)研究進(jìn)展

陳諾 ， 郭軻 ， 郭玉璽 ， 王偉 ， 焦樹強(qiáng) *

（1. 北京理工大學(xué)先進(jìn)結(jié)構(gòu)技術(shù)研究院，北京 100081； 2. 北京科技大學(xué)鋼鐵冶金新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

0 引 言

在過(guò)去的幾十年中， 鋰離子電池因其能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)、工作溫度范圍大等優(yōu)點(diǎn)，在商業(yè)市場(chǎng)上占據(jù)了主導(dǎo)地位，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備領(lǐng)域[1-5]和電動(dòng)汽車[6]等領(lǐng)域。然而，有限的鋰資源，易燃的電解質(zhì)和鋰枝晶產(chǎn)生的安全隱患[7]，以及生產(chǎn)過(guò)程中繁瑣的電解液填充、潤(rùn)濕和成型過(guò)程[8]，阻礙了鋰離子電池的進(jìn)一步發(fā)展[9]。 因此，開發(fā)高效安全、資源豐富、價(jià)格低廉的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)迫在眉睫。

鋁離子電池因金屬鋁資源豐富及其電池體系的高安全性而被認(rèn)為是下一代后鋰技術(shù)的有力候選者[10-11]。 鋁離子電池的優(yōu)勢(shì)不僅在于豐富的金屬鋁資源和較低的生產(chǎn)成本，還在于其良好的物理化學(xué)性質(zhì)。 在物理性質(zhì)方面，金屬鋁具有良好的延展性和空氣穩(wěn)定性使其安全易處理；而在化學(xué)性質(zhì)方面，鋁的質(zhì)量比容量為2.98 Ah/g，僅次于鋰（3.86 Ah/g），但體積比容量為 8.06 Ah/cm3，遠(yuǎn)高于鋰（2.06 Ah/cm3），在所有金屬元素中排行第一[12-13]。 此外，由于電解質(zhì)體系不易燃，鋁離子電池作為鋰離子電池可能的替代品之一，具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。

與廣泛研究的正極材料相比，目前對(duì)于鋁離子電池電解質(zhì)的研究相對(duì)較少。 然而，電解質(zhì)作為鋁離子電池的重要組成部分，其性能參數(shù)極大地影響著電池的整體性能。鋁離子電池電解質(zhì)可分為水系電解質(zhì)和非水系電解質(zhì)，水系電解質(zhì)通常由強(qiáng)酸性鋁鹽水溶液組成，而非水系電解質(zhì)則分為幾大類，包括離子液體、無(wú)機(jī)熔鹽和凝膠聚合物電解質(zhì)。……