AM: 通过原位聚合策略实现高面容量长寿命的固态铝电池

文章总结

非水系可充电铝电池（RABs）因其成本低、容量高，且使用不易燃的氯铝酸盐离子液体电解质（ILEs）而具有高安全性，故而备受关注。然而，在这些离子液体电解质中，铝枝晶生长、界面退化以及腐蚀性问题依然存在挑战。在此，通过原位聚合策略构建了一种基于交联聚合物固态电解质（PSE）和聚合物固态电解质包覆的石墨（PG）正极的超稳定固态铝电池（SAB），该策略既保证了电池的安全性，又实现了聚合物固态电解质 / 聚合物固态电解质包覆的石墨（PSE/PG）界面与聚合物固态电解质 / 铝（PSE/Al）界面之间的界面兼容性协同效应。这种聚合物固态电解质具有高达 4.15×10⁻³ S cm⁻¹ 的室温离子电导率，并且对铝负极的腐蚀性低，确保了氯铝酸盐离子能够快速且持续地传输，以及金属铝能够均匀地沉积和剥离。此外，由于石墨在交联聚合物骨架中的限制作用，聚合物固态电解质包覆的石墨正极的体积膨胀几乎可以忽略不计。因此，组装好的固态铝电池展现出高面容量（在 0.1 mA cm⁻² 的电流密度下为 0.67 mAh cm⁻²）、良好的倍率性能以及令人瞩目的循环稳定性（10000 次循环后无容量衰减）。这种原位聚合策略为在储能应用中开发安全且稳定的可充电铝电池展现出了更广阔的前景。

图文简介

循环前后液态和固态可充电铝电池（RABs）的示意图

聚合物固态电解质（PSE）的制备与表征

聚合物固态电解质（PSE）的电化学性能

固态铝电池（SABs）的动力学分析以及界面演变情况

循环后石墨基正极的微观结构演变情况

论文信息

通讯作者：Gangyong Li, Zhi Li, Zhaohui Hou