可充电铝离子电池（AIBs）由于其高理论体积容量、低成本和高安全性，是未来大规模储能最有前途的电池技术之一。然而，嵌入型正极材料的低容量降低了AIBs在实际应用中的竞争力。

近日，中国科学院过程工程研究所张锁江院士，萨里大学Qiong Cai报道了FeF₃作为AIBs正极材料的应用。

文章要点

1）采用高能球磨法制备了纳米级FeF₃，并与膨胀石墨(EG)结合。EG用于缓解FeF₃低离子扩散系数和低电子电导率的固有问题。FeF₃@EG复合材料中存在半离子键和共价C-F键，表明EG与FeF₃之间存在较强的相互作用，使其成为FeF₃的高导电性支撑基体，进一步缓解了FeF₃体积膨胀带来的负面影响，并阻碍了副产物的溶解。

2）FeF₃纳米颗粒可以改善界面电荷转移，增强热力学和动力学，以实现Al³⁺插入。而纳米FeF₃正极材料和中间产物会溶解在电解液中，通过隔膜迁移沉积在负极上，产生“穿梭”现象。为了抑制穿梭效应，研究人员采用单壁碳纳米管(SWCNT)改性玻璃超细纤维隔膜。

3）改性后的AIBs平均放电电压为1.02 V (Al/AlCl⁴⁻)，可逆容量为266 mAh g⁻¹，200次循环60 mA g⁻¹时库仑效率为95%。因此，这些研究结果对于从根本上理解FeF₃型AIBs正极材料具有重要意义，并为新型AIBs转换型正极材料的研究提供了新的思路。

参考文献

Juyan Zhang, et al, High-Performance Rechargeable Aluminum-Ion Batteries Enabled by Composite FeF₃ @ Expanded Graphite Cathode and Carbon Nanotube-Modified Separator, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202200959
https://doi.org/10.1002/aenm.202200959