湘潭大學湖南先進傳感與信息技術創新研究院教授魏曉林以及副教授魏同業、許望平團隊，在鋁離子電池規模化應用核心障礙研究方面獲突破，相關成果3月14日發表于《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）。
相對于目前產業界廣泛應用的鋰離子電池材料，鋁是地殼中含量最豐富的金屬元素，產業鏈供應鏈風險更小，價格更低，且具有高能量密度，是學界研究中可替代的大規模儲能材料的理想選擇。但三價鋁離子強電荷相互作用導致鋁離子電池循環穩定性差、充放電效率低等問題，成為制約水系鋁離子電池實用化與規模化應用的核心障礙。
針對以上問題，團隊選擇從正極材料和電解液兩方面著手解決，通過引入 Cl?精準調控電解液溶劑化結構，構建 Lewis 酸界面環境，深入解析了離子傳輸與界面反應機制，系統探究了繡球花狀 BiOI 正極與鋅負極在改性電解液中的電化學行為，闡明了氯離子摻雜對電極界面結構與電池性能的優化機理。
研究結果表明，該調控策略為水系鋁離子電池性能提升提供了全新解決方案。Cl?部分取代 BiOI 晶格中 I?并構建 Lewis 酸界面，可有效削弱水氫鍵網絡、改變界面反應路徑，抑制析氫與負極腐蝕、鈍化等副反應，顯著提升 Al3?快速脫嵌動力學，與已經發表的成果相比，倍率性能及充放電效率更高。
團隊制備的 Zn/AC10/BiOI 電池在 5 A g?1 高電流密度下，比容量達 203 mAh g?1，1500 次循環后容量保持率仍為 94.1%，庫侖效率接近 100%；同時依托 BiOI 強可見光吸收特性，研發的光可充電水系鋁離子電池，在光照下放電容量提升 23.1%，推動水系鋁離子電池從基礎性能優化，轉向兼顧高倍率、長循環、光輔助充放電的多功能集成。
據介紹，該研究突破水系鋁離子電池離子擴散動力學慢、循環穩定性差等核心技術瓶頸，為大規模儲能系統用低成本、高倍率水系鋁離子電池的開發與應用提供了全新技術路徑與關鍵實驗支撐，也為該領域后續基礎研究及應用指明方向。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/aenm.202505262
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