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由于鋁金屬的高理論能量密度，柔性鋁-空氣電池在可穿戴電源領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。然而，鋁的寄生腐蝕造成的效率下降和負(fù)極氧化遲緩嚴(yán)重限制了電池的性能突破。

王克亮AFM：用于增強(qiáng)柔性鋁-空氣電池的普魯士藍(lán)雙功能界面膜

圖1 材料制備及作用機(jī)制演示

北京理工大學(xué)王克亮等提出了一種自調(diào)節(jié)的普魯士藍(lán)雙功能界面膜，以實(shí)現(xiàn)柔性鋁-空氣電池中鋁負(fù)極的防腐和活化。

作者首先對(duì)負(fù)極的析氫和電池的放電進(jìn)行了測(cè)試，以探索界面膜對(duì)能源效率和工作性能的改善，然后通過(guò)電化學(xué)測(cè)試和密度泛函理論計(jì)算，揭示了膜分子保衛(wèi)和激活鋁負(fù)極的機(jī)制。

研究發(fā)現(xiàn)，具有大量空軌道的Fe³⁺不斷吸引電子從Al表面剝離，促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移。同時(shí)，親核反應(yīng)物[Fe^II(CN)₆]₄^–與Al³⁺配位，促進(jìn)了Al³⁺向電解質(zhì)的擴(kuò)散。

圖2 電池示意及電化學(xué)性能

結(jié)果顯示，當(dāng)12mg cm^-2的普魯士藍(lán)界面膜加載在鋁負(fù)極上時(shí)，在10mA cm^-2的條件下，電池容量達(dá)到了2377.43 mAh g^-1，陽(yáng)極效率達(dá)到了79.78%。

此外，該電池的最高能量密度為≈3176.39 Wh kg^-1，增加率高達(dá)138.09%，最后得到的電池峰值功率密度為65.76 mW cm^-2。這些發(fā)現(xiàn)有利于抑制界面寄生腐蝕和削弱柔性鋁-空氣電池的放電滯后現(xiàn)象。

圖3 柔性鋁-空氣電池的循環(huán)放電演示

A Prussian-Blue Bifunctional Interface Membrane for Enhanced Flexible Al–Air Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202302243

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