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顶刊动态丨铝离子电池的最新进展，齐鲁工大徐小龙博士在国际学术期刊CEJ发表研究成果

来源：科学10分钟时间：2022-05-15 21:47:04 浏览：4031次

文章背景

用于电化学储能的铝离子电池（AIBs）具有相对较高的理论比容量、重量轻、零污染、安全、价格低廉和资源丰富等优点，因此是相对较新的研究热点。特别是3电子氧化还原反应使得AIBs具有实现超快充放电速度的潜力，成为高功率密度可充电电池的最有希望的候选者。

成果简介

近期齐鲁工业大学徐小龙博士与东安格利亚大学（University of East Anglia）Kwan San Hui（许冠山）博士、澳门大学Kwun Nam Hui（许冠南）博士、青岛新正锂业有限公司董事长孙玉城博士（泰山学者海外特聘专家）合作在学术期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=10.652）上发表评述论文《Engineering Strategies for Low-Cost and High-Power Density Aluminum-Ion Batteries》，齐鲁工业大学沈建兴教授和周国伟教授等也参与了文章的撰写与发表。

文章总结了AIBs的最新进展以及相应的机遇，挑战和潜在的研究方向（图1）。介绍了AIBs的原理，包括铝的性质，电化学反应和组成部件。基于电化学反应和部件，从不同角度梳理了AIBs的挑战和前景，包括阳极的设计和保护，电解质的开发和改性以及阴极材料的选择和制备。根据AIBs和现有电极材料的要求，全面讨论如何获得高性能的绿色低成本正极材料。

图1 铝离子电池的机遇，挑战和潜在研究方向。

铝离子电池正极、电解液和负极对应的三大挑战如图2所示。包括大规模、低成本正极材料的制备、廉价新型电解液的研发和负极枝晶和腐蚀问题的解决。

图2 铝空气电池的挑战。

目前常见的几种铝空气电池正极材料综合比较如图3所示。比较了碳、过渡金属化合物和复合材料正极的成本、能量密度、功率密度、环境友好性和循环稳定性，确定碳材料最具应用潜力。

图3 碳、过渡金属化合物和复合材料正极的特征比较。

最具应用潜力的碳材料中，比较了金属有机骨架碳、聚合物碳和可持续碳的成本、能量密度、功率密度、环境友好性和循环稳定性，突出了可持续性碳材料的优势（图4）。

图4 金属有机骨架碳、聚合物碳和可持续碳的特征比较。

根据电网储能、电子设备和电动汽车的应用需求，展望了铝离子电池的设计和装配（图5）。生物碳材料、多孔负极和混合离子电池可能是将来铝离子电池研究的重点。

图5 实际应用高性能AIBs的设计和装配。

作者介绍

作者信息：论文第一作者（第一通讯作者）徐小龙博士

徐小龙博士毕业于北京工业大学，师承于汪浩教授；现为齐鲁工业大学（山东省科学院）材料科学与工程学院直聘副教授，Frontiers in Materials期刊审稿编辑。理论研究方面：从事于电化学储能材料和器件的研究，主要包括金属有机框架、电池材料、碳材料、金属空气电池、金属离子电池和铅酸电池等；应用研究方面：从事于商业化磷酸铁锂正极材料的改性、废旧锂离子电池回收处理和铅酸电池负极改性等研究。在Materials Horizons、Nano-Micro Letters、Chemical Engineering Journal、Journal of Cleaner Production、Journal of Energy Chemistry等国际期刊发表论文30余篇，H因子为11。

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