关于氯化铝电极在全固态铝-石墨电池中的应用研究：电极的微观结构特征及充放电机制

《Energy Technology》：Study on the Application of Aluminum Chloride Electrode in All-Solid-State Aluminum-Graphite Battery: Microstructure Characteristics of Electrode and Charge–Discharge Mechanism

全固态铝离子电池通过AlCl3处理铝阳极、钠磷酸修饰石墨阴极及镁硅酸盐固体电解质制备，界面形成复合层提升离子传输，室温循环稳定，高温性能衰减，柔性模块续航超3小时40分钟。

　　

摘要

铝离子电池（AIBs）作为一种成本效益高且资源丰富的锂离子电池替代品，因其较高的理论容量和环境兼容性而受到了广泛关注。在这项研究中，研究人员采用经过氯化铝（AlCl₃）处理的铝阳极、磷酸钠改性的石墨箔阴极（GFN）以及基于硅酸镁的固态电解质，制备了一种全固态铝离子电池（ASS-AIB）。通过扫描电子显微镜、X射线衍射和电子探针显微分析对电池结构进行了表征，发现阳极表面存在一层厚度为48微米的界面反应层；透射电子显微镜分析进一步证实形成了33微米的AlCl₃·6H₂O和AlC₃复合亚层，该亚层有助于提高离子传输效率。ASS-AIB在室温下表现出稳定的充放电循环性能，在常温条件下100次循环后的比容量始终保持在600 mAh g^?1以上。虽然高温（55°C）下电池的初始比容量可超过6000 mAh g^?1，但由于电解质脱水，这种性能是暂时的且不可持续的。温度依赖性测试表明：低温下电池性能会恢复，而高温下则因层间水分蒸发导致电池性能不可逆地下降。此外，这种柔性的大面积电池模块在实际能量存储应用中展现出巨大潜力——能够使风扇连续运行超过3小时40分钟。这些研究结果凸显了氯化铝辅助界面工程在实现高性能固态铝离子电池方面的巨大潜力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。