实现“双碳”目标，离不开可再生能源的充分开发和高效利用，而安全、绿色的大规模储能技术是其关键支撑。近日，天津大学先进碳与能源材料实验室团队取得重要进展，成功研发出一种全新的低腐蚀性“有机双氯”电解液，为铝金属电池走向大规模实际应用扫清了一大障碍。
“有机双氯”电解液设计及特性图示
铝金属电池因负极材料铝具有理论比容量高、地壳储量丰富、成本低廉以及三电子转移等优势，在下一代储能技术中展现出巨大潜力。然而，铝金属电池技术的实用化长期受限于电解液体系。传统电解液虽能使铝可逆沉积与溶解，但普遍存在腐蚀性强、粘度高、成本高、动力学迟缓等问题，严重损害电池组件寿命，制约了其发展。
针对这一核心挑战，团队创新性地提出“有机双氯”溶剂化电解液设计策略，以氯化铝或正丙醚有机体系替代传统离子液体，并通过精准筛选与调控有机溶剂的溶剂化能力，构建了独特的“有机双氯”溶剂化结构。该结构将所有具有腐蚀性的氯离子（Cl⁻）“限域”在铝离子（Al³⁺）周围，从而大幅降低了电解液整体的腐蚀性。同时，这一特殊结构易于极化，从而确保了铝电池能够稳定、高效地完成反复的充电与放电循环。
此项突破不仅成功解决了铝金属电池面临的强腐蚀性难题，更开创了一条基于阳离子活性物种的全新电化学反应路径。这为攻克铝电池乃至其他多价金属电池中普遍存在的腐蚀、动力学迟缓、传质受阻等共性技术瓶颈，提供了全新的解决思路，为实现铝金属电池的实用化迈出重要一步。
该研究成果于12月4日发表在国际顶级学术期刊《自然-可持续性》（Nature Sustainability）。天津大学化工学院张渤、李治国、韩大量和中国科学院深圳先进技术研究院闵志雯为共同第一作者，天津大学杨全红教授、翁哲教授和韩大量副研究员为共同通讯作者。《自然-可持续性》在同期刊发的专题评述中特别指出：“此工作使铝金属电池向实际应用迈进了一大步。”
据了解，天津大学化工学院先进碳与能源材料实验室团队学术带头人是国家杰青、长江学者杨全红教授，现有骨干成员10余人（包括1名国家级领军人才、6名国家级青年人才）。团队致力于新型能量存储与转化材料与器件研究，聚焦新型锂/钠离子电池、固态锂电池和锂硫电池、水系/有机系高价金属电池、海水电池以及电催化小分子高值利用等研究方向，在致密储能、锂硫催化、筛分储能、水合有机/有机高价离子电池和铜基电催化剂可控重构等方面取得原创性成果。
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