北科焦树强/北理宋维力AM：循环2000次的高稳定准固态铝电池！

低成本和高安全性的非水可充铝电池(RABs)有望用于下一代储能。由于存在离子液体（IL）电解液，其高湿敏性和差稳定性会导致液基RABs中的关键问题，包括不良气体产生、不可逆活性损失和不稳定的电极界面，从而破坏工作稳定性。

北京科技大学焦树强、北京理工大学宋维力等通过将少量IL封装到金属有机框架(IL@MOF)中开发了一种稳定的准固态电解质，这不仅可以防止IL受潮，而且可以在活性物质材料和电解质之间形成足够的离子传输网络。

图1 用于铝电池的准固态电解质

在这种固体形式中，IL客体充当活性阴离子(Al_xCl_y-)导体，纳米多孔MOF主体提供足够稳定的离子传输通道和保护框架。由于在IL中保持了离子迁移率和稳定的保护，这种准固态IL@MOF电解质保持了高离子导电性和长期空气稳定性的特点。

此外，开放的三维MOF框架在活性材料和IL@MOF电解质之间提供了丰富的接触网络，形成稳定的界面以促进Al_xCl_y-阴离子的传输。

图2 准固态铝电池性能

得益于三维纳米多孔MOF和IL中不受约束的离子传输，IL@MOF电解质表现出7.5 × 10−4 S cm⁻¹的高离子电导率，并且可以在正极-电解质和负极-电解质界面上建立稳定状态。采用IL@MOF电解质，即使在9 mg cm⁻²超高石墨负载下，准固态铝电池仍可以提供~75 mAh g⁻¹的比容量，并表现出超过2000次循环的长期循环稳定性。

更重要的是，暴露在空气中2小时，电池即使在火中燃烧的条件下仍然运行良好，在环境条件下显示出长期稳定性和高安全性。这项工作突出了一种设计高度稳定和安全的铝电池的新方法，为促进铝电池在储能中的应用提供了可行的策略。

图3 IL@MOF电解质与铝之间的稳定界面

Stable quasi-solid-state Aluminum Batteries. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202104557

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北科焦树强/北理宋维力AM：循环2000次的高稳定准固态铝电池！

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