水系铝金属电池（AMBs）被认为是后锂离子候选电池中最可持续的储能系统之一，这得益于其最高的理论容量、固有的安全操作和低成本。然而，目前水系AMBs的发展受到水溶液中无法镀铝和严重寄生反应的困扰，这导致放电电压有限，因此水系AMBs的发展至今比较缓慢。
近日，德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授，新加坡南洋理工大学颜清宇教授，Chunshuang Yan提出了一种非晶化策略，通过改变铝沉积电势和减轻钝化来激活Al金属负极。
文章要点
1）通过简单的原位锂化/脱锂方法在软铝基底的表面上设计了多孔无定形金属铝中间层（Al@ a-Al）。非晶结构特征可以降低成核能垒，从而促进铝离子沉积。同时，竞争性析氢副反应（HER）被抑制，以缓解钝化并促进界面离子转移动力学，从而能够在使用无腐蚀性、低成本且无氟的Al2(SO4)3电解质的对称电池中稳定镀铝/剥离达到800 h。
2）组装的Al@a-Al||AlxMnO2（或钾镍六氰合铁酸盐:KNHCF或硫氧化石墨烯:S/GO）全电池在创纪录的高放电电压(1.8 V)和寿命（200次循环后保持91%的初始比容量）方面表现出显著改善的电化学性能。值得注意的是，在所有报道的水系AMBs中，达到的电压是最高的。
这一工作为Al负极设计提供了新的途径，可以实现低极化的可逆镀铝/剥离，并最终导致可持续的高压水系AMBs。
参考文献
Chunshuang Yan, et al, Reversible Al Metal Anodes Enabled by Amorphization for Aqueous Aluminum Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c04820
https://doi.org/10.1021/jacs.2c04820
