为了显著提高电池能量密度以满足日益增长的需求，迫切需要在传统的摇椅锂离子电池基础上开发新的电池材料和电化学。可充电铝电池（RABs）以其低成本、高安全性、易制造、环保和长循环寿命等特点受到越来越多的关注。尽管利用储量丰富的铝金属作为高能量密度的负极具有明显的优势，但此类RABs储能技术发展仍处于初级阶段。近年来，已经报道了大量以铝电池材料为重点的一些综述，如各种正极和电解质，总结了正极和电解质的问题以及铝电池技术的进展。
近日，北京理工大学宋维力教授，北京科技大学焦树强教授综述了铝电池的最新研究进展，从基础科学到实用技术，包括热力学，电极动力学，所有的组成部分以及方法。旨在充分理解用于RABs的材料，电化学，和基本机制。
文章要点
1）作者首先从一次电池和二次电池两个方面概括了铝电池的发展历史。随后，将目标主要集中在非水RABs在过去几年中的研究进展，并总结了非水RABs的热力学和电极动力学。此外，还概述了目前用于研究非水RABs的先进表征技术（原位成像技术、原位光谱表征、在线气体分析和模拟与计算），这些表征技术有助于分析RABs的电极动力学，以阐明其电化学过程。
2）在此基础上，作者强调了目前非水RABs研究需要解决的主要挑战和根本问题。包括：i）插层材料研究面临的挑战；ii）转化型材料仍面临的挑战；iii）铝电极的钝化膜、溶解和枝晶等问题；iv）非水电解质存在的问题；v）缺乏廉价，氧化性稳定，耐腐蚀的集流体和不可或缺的粘合剂用于商业化的RABs。
3）在理解其基本机理的基础上，作者提供了为解决这些挑战和问题提供可行的策略，包括：i）多尺度架构和新型有机材料的发展；ii）开发高容量硫族材料；iii）开发稳定、无枝晶的液态镓（Ga）；iv）发展固态电解质；v）新型集流体的研究；vi）发展混合电池系统；vii）。从而对对满足实际储能需求的非水RABs发展起到指导作用。
参考文献
Jiguo Tu, et al, Nonaqueous Rechargeable Aluminum Batteries: Progresses, Challenges, and Perspectives, Chem. Rev., 2021
DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c01257
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c01257
