【摘 要】
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社会发展导致人们对于大规模储能设备的需求不断增加,传统的锂电池由于成本高,资源短缺等问题已经无法满足人们对于储能的需求。相比于锂而言,金属铝具有三电荷转移的特性,更高的体积比容量（8040 m Ah/cm~3）,丰富的资源储存和更高的安全性和经济性,因此铝电池被认为是极具发展前景的电池体系。然而铝负极表面的钝化膜会阻碍电子和离子传导,与水系电解液的副反应等问题会造成电池容量的损失和循环稳定性的下降
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社会发展导致人们对于大规模储能设备的需求不断增加,传统的锂电池由于成本高,资源短缺等问题已经无法满足人们对于储能的需求。相比于锂而言,金属铝具有三电荷转移的特性,更高的体积比容量（8040 m Ah/cm~3）,丰富的资源储存和更高的安全性和经济性,因此铝电池被认为是极具发展前景的电池体系。然而铝负极表面的钝化膜会阻碍电子和离子传导,与水系电解液的副反应等问题会造成电池容量的损失和循环稳定性的下降。因此对负极进行改性来解决界面钝化问题,提高电池的性能至关重要。本文通过采用氯化铝和乙酰胺混合制备得到的低共熔溶液对于负极进行表面修饰,进而自发在负极表面形成一层促进离子传导的稳定固态界面相。通过构筑界面相得到修饰铝（TAl）来改善界面,提高负极电解质界面的稳定性和抑制界面副反应。同时分别制备并研究了两种不同类型的正极材料:离子嵌入型Fe Fe（CN）6（FPB）材料和转换反应型的δ-Mn O2材料。本文不仅比较了修饰铝负极对于不同全电池体系电化学性能的提升效果,还研究了不同正极全电池体系下的电化学反应过程。组装的TAl-FPB全电池在100 m A/g的电流密度下放电比容量可高达85.2 m Ah/g,稳定循环超过150圈后容量仍保持有58 m Ah/g,并且进一步分析揭示了Al3+分两步嵌入FPB正极材料的电化学反应过程。将通过水热法制备的δ-Mn O2作为正极材料,组装的TAl||δ-Mn O2全电池表现出更高的放电电压（～1.3 V）和更高的放电比容量（＞400 m Ah/g）,并且进一步分析了在电池循环过程中Al3+和Mn O2的转换反应机制。采用低共熔溶液修饰铝负极为解决铝表面钝化问题提供了一种新的策略,而匹配不同的正极材料进行全电池的性能测试和机理分析的行为也为水系铝电池正极材料的选择和未来的大规模产业化发展提供了新的电池体系参考。
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