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，具有高導電性、高熱導性和低成本等優點。鋁陽極的理論體積容量和質量容量分別為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，西安交大化學學院杜顯鋒教授團隊利用激光刻蝕和陽極氧化技術制備了P-Al2O3/Al陽極，它不僅增加了電極的有效活性面積，而且形成了穩定的電極/電解質界面，使鋁發生均勻的電沉積。這種陽極在5mAh·cm-2的面容量下保持穩定循環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）為題發表在國際能源領域頂級期刊《能源存儲材料》（Energy Storage Materials）上。該論文第一作者為西安交大化學學院博士研究生王世新，論文通訊作者是西安交大化學學院杜顯鋒教授和熊禮龍副教授。西安交通大學為唯一通訊單位。該研究工作是西安交通大學化學學院杜顯鋒教授課題組在鋁電池領域的又一研究成果，并且獲得了國家自然科學基金和陜西省自然科學基金重點項目的支持。