亥姆霍兹研究所AM：局部高浓深共晶电解质实现低极化铝金属电池

低成本的深共晶液体电解质（DELE），如[AlCl₃]_1.3[尿素]（AU），有望用于可充电非水铝金属电池（AMBs）。然而，其在室温下的高粘度和缓慢的离子传输导致电池极化和低比容量限制了它们的实际应用。

在此，德国亥姆霍兹研究所Stefano Passerini、Liu Xu等人以AU为模型，提出了非溶剂化1,2-二氟苯（dFBn）作为DELE的共溶剂，构建了局部浓缩的深共晶液体电解质（LC-DELE）。其中，dFBn有效地提高了流动性和离子传输，而不影响电解质中的离子动力学。此外，dFBn还改变了在铝金属负极上生长的固体电解质界面，并降低了界面电阻。

结果显示，在1.0 mA cm⁻²下，Al/Al电池的寿命从210 h提高到2000 h，电池极化从0.36 V降低到0.14 V。在0.1和1A g⁻¹下，Al石墨电池的倍率性能分别降低了0.15和0.74 V。铝-硫电池的初始放电容量从94 mAh g⁻¹提高到1640 mAh g^–1。

图1. 对电池性能

总之，该工作通过稀释DEL型电解质(例如AU)，构建了一种LC-DELE共溶剂dFBn并将其用于AMB。具体而言，dFBn的加入，有效改善了AU的流动性和离子导电性且不影响其离子动力学。由于更好的渗透性及增强的离子运输，采用石墨或硫正极的全电池表现出低极化和高比容量。

此外，dFBn还促进了SEI上的形成进而降低了界面电阻。因此，该工作通过在DEL中加入非溶剂化共溶剂构建LC-DELS，为开发低成本、高能量密度的电池系统提供了一条新的途径。

图2. 全电池性能

Locally Concentrated Deep Eutectic Liquids Electrolytes for Low-Polarization Aluminum Metal Batteries, Advanced Materials 2024 DOI: 10.1002/adma.202400263

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