生物质碳量子点界面调控策略提升铝空气电池抗腐蚀与电化学性能

本文创新性地将槐叶衍生碳量子点(SCDs)作为电解液添加剂应用于碱性铝空气电池(AABs)，通过形成平行构型吸附膜调控铝阳极界面稳定性，实现41.5%的腐蚀抑制效率，使电池获得1538.5 mAh g?1比容量和1800 Wh kg?1能量密度。研究为高能金属-空气电池界面工程提供了新思路。

　　

Highlight

本研究通过槐叶衍生碳量子点(SCDs)的界面调控策略，显著提升了碱性铝空气电池(AABs)的性能。SCDs在铝表面形成稳定的平行构型吸附膜，有效抑制了阳极腐蚀并优化了电化学反应动力学。

Materials and chemicals

铝样品(纯度99%)经400-2000目砂纸打磨后，依次用乙醇和超纯水清洗。电解液为4 M氢氧化钠溶液(分析纯)。

Preparation and characterization of SCDs

如图1(a)所示，SCDs通过水热法制备。在紫外光下呈现蓝色荧光，原子力显微镜(AFM)显示其球形形貌(2-4 nm)，透射电镜(TEM)进一步证实了准球形结构。

Conclusions

SCDs作为电解液添加剂显著提升了AABs的放电性能。其表面铝亲和性官能团以平行延伸构型吸附在Al(111)表面，调控电极/电解液反应动力学，实现了51.7%的阳极利用率和1800 Wh kg^?1的能量密度。

Conclusion

该工作不仅为AABs添加剂选择提供了新思路，更在分子/原子尺度揭示了碳量子点与铝表面的相互作用机制，对发展高性能金属-空气电池具有重要指导意义。