近日，物理学院先进材料与能源器件团队李战雨博士等人在水系铝电池储能机理研究方面取得重要进展。相关工作“Bimetallic Rechargeable Al/Zn Hybrid Aqueous Batteries Based on Al-Zn Alloys with Composite Electrolytes”以河北大学为第一单位在线发表在国际著名期刊《Advanced Materials》(DOI: 10.1002/adma.202206099，IF=32.086)，我校硕士研究生杨晓虎为第一作者，李战雨博士和张文明教授为通讯作者。

铝含量丰富，具有很高的理论容量和体积能量密度。此外，水性铝离子电池的高安全性使其成为大规模储能系统的有力候选者。然而，正极材料结构坍塌和金属铝的溶解等问题导致水系铝离子电池难以开发。在此项工作中，研究人员开发了一种新型电池系统，即Al-Zn/Al(OTF)₃+HOTF+Zn(OTF)₂/Al_xZn_yMnO₂·nH₂O。阴极采用MnO拓扑变换，保证阴极形成Al_xMnO₂·nH₂O，拓扑变换改变了正极材料的结构，使Zn²⁺可以嵌入到Al_xMnO₂·nH₂O尖晶石结构中，为材料结构提供支撑。阳极上，电解液中的Zn²⁺在Al负极上沉积，形成区域性的Al-Zn合金，避免金属铝的溶解问题。Zn²⁺在放电过程中被还原为Zn金属，为二次放电增加了一个平台，有利于电池容量的提高。该系统可提供1.6 V的放电平台，首次放电容量达到554 mAh/g，且在100次循环后保持313 mAh/g的高可逆容量。该研究为水系铝离子电池（AAIBs）的进一步发展提供了新思路。

以上工作得到了物理学院球差电镜公共测试平台及国家自然科学基金项目、河北大学高层次引进人才项目等经费的支持。

全文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202206099

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