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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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[交流]
天大研發(fā)新型電解液，有望實(shí)現(xiàn)鋁金屬電池實(shí)用化
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實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，離不開可再生能源的充分開發(fā)和高效利用，而安全、綠色的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)是其關(guān)鍵支撐。近日，天津大學(xué)先進(jìn)碳與能源材料實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)取得重要進(jìn)展，該團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種全新的低腐蝕性“有機(jī)雙氯”電解液，為鋁金屬電池走向大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用掃清了一大障礙。 “有機(jī)雙氯”電解液設(shè)計(jì)及特性圖示 團(tuán)隊(duì)供圖 鋁金屬電池因負(fù)極材料鋁具有理論比容量高、地殼儲(chǔ)量豐富、成本低廉以及三電子轉(zhuǎn)移等優(yōu)勢(shì)，在下一代儲(chǔ)能技術(shù)中展現(xiàn)出巨大潛力。然而，鋁金屬電池技術(shù)的實(shí)用化長(zhǎng)期受限于電解液體系。傳統(tǒng)電解液雖能使鋁可逆沉積與溶解，但普遍存在腐蝕性強(qiáng)、粘度高、成本高、動(dòng)力學(xué)遲緩等問題，嚴(yán)重?fù)p害電池組件壽命，制約了其發(fā)展。 針對(duì)這一核心挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出“有機(jī)雙氯”溶劑化電解液設(shè)計(jì)策略，以氯化鋁或正丙醚有機(jī)體系替代傳統(tǒng)離子液體，并通過精準(zhǔn)篩選與調(diào)控有機(jī)溶劑的溶劑化能力，構(gòu)建了獨(dú)特的“有機(jī)雙氯”溶劑化結(jié)構(gòu)。 該結(jié)構(gòu)將所有具有腐蝕性的氯離子“限域”在鋁離子周圍，從而大幅降低了電解液整體的腐蝕性。同時(shí)，這一特殊結(jié)構(gòu)易于極化，從而確保了鋁電池能夠穩(wěn)定、高效地完成反復(fù)的充電與放電循環(huán)。 此項(xiàng)突破不僅成功解決了鋁金屬電池面臨的強(qiáng)腐蝕性難題，更開創(chuàng)了一條基于陽離子活性物種的全新電化學(xué)反應(yīng)路徑。這為攻克鋁電池乃至其他多價(jià)金屬電池中普遍存在的腐蝕、動(dòng)力學(xué)遲緩、傳質(zhì)受阻等共性技術(shù)瓶頸，提供了全新的解決思路，為實(shí)現(xiàn)鋁金屬電池的實(shí)用化邁出重要一步。 該研究成果于12月4日發(fā)表在國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然-可持續(xù)性》。天津大學(xué)化工學(xué)院張渤、李治國、韓大量和中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院閔志雯為共同第一作者，天津大學(xué)教授楊全紅、翁哲和副研究員韓大量為共同通訊作者。 據(jù)了解，天津大學(xué)化工學(xué)院先進(jìn)碳與能源材料實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于新型能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化材料與器件研究，聚焦新型鋰/鈉離子電池、固態(tài)鋰電池和鋰硫電池、水系/有機(jī)系高價(jià)金屬電池、海水電池以及電催化小分子高值利用等研究方向，在致密儲(chǔ)能、鋰硫催化、篩分儲(chǔ)能、水合有機(jī)/有機(jī)高價(jià)離子電池和銅基電催化劑可控重構(gòu)等方面取得原創(chuàng)性成果。 相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41893-025-01706-6 |
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