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楊全紅/於曉亮/梁慶華AM綜述：實用堿金屬-空氣電池，陽極穩(wěn)定化策略回顧！

第一作者：Bingcheng Ge

通訊作者：於曉亮，楊全紅，梁慶華

通訊單位：香港理工大學(xué)，天津大學(xué)，中科院贛江創(chuàng)新研究院

論文速覽

堿金屬-空氣電池（AMABs）以其超高的比能量密度而備受期待，但固有的循環(huán)穩(wěn)定性差限制了它們的實際應(yīng)用。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，以往的研究大多致力于提高空氣陰極的電催化活性。

然而，最近的研究表明，陽極周圍的固-液-氣三相界面的作用遠比科學(xué)界先前認(rèn)識的要重要。除了傳統(tǒng)堿金屬電池中無法控制的枝晶生長和產(chǎn)氣問題，AMABs中的腐蝕性氣體、中間氧物種和氧化還原介質(zhì)會對陽極造成更嚴(yán)重的腐蝕和結(jié)構(gòu)崩塌，給陽極三相界面的穩(wěn)定化帶來了更大的挑戰(zhàn)。

本工作旨在為耐用AMABs的陽極界面工程提供及時的視角。以鋰-空氣電池為典型例子，我們對最新發(fā)展的陽極穩(wěn)定化策略進行了關(guān)鍵性回顧，包括制定新型電解液以構(gòu)建保護性相間相和減輕腐蝕性攻擊，制造先進的陽極以提高其抗腐蝕能力，以及設(shè)計功能性分離器以屏蔽腐蝕性物種。

最后，我們強調(diào)了陽極界面工程前景中仍然存在的科學(xué)和技術(shù)問題，特別是材料系統(tǒng)工程，以促進AMABs的實際應(yīng)用。

圖文導(dǎo)讀

圖1：展示了不同高能量電池技術(shù)的能量密度比較，以及AMABs陽極穩(wěn)定化的主要進展。

圖2：展示了AMABs陽極三相界面穩(wěn)定化的挑戰(zhàn)，包括兩相和三相界面反應(yīng)的對比。

圖3：展示了液體電解質(zhì)添加劑如何誘導(dǎo)形成保護性的SEI層，以穩(wěn)定LABs的陽極界面。

圖4：展示了在液體電解質(zhì)中使用抗腐蝕添加劑以穩(wěn)定LABs陽極界面的效果。

圖5：展示了構(gòu)建固態(tài)聚合物電解質(zhì)以穩(wěn)定LABs陽極界面的策略。

圖6：展示了構(gòu)建陶瓷固態(tài)電解質(zhì)以穩(wěn)定LABs陽極界面的策略。

圖7：展示了通過在CO₂中預(yù)循環(huán)鋰陽極來構(gòu)建人工SEI層的方法。

圖8：展示了通過化學(xué)反應(yīng)構(gòu)建人工SEI層以穩(wěn)定LABs陽極界面的策略。

圖9：展示了設(shè)計含鋰陽極以穩(wěn)定LABs陽極界面的方法。

圖10：展示了設(shè)計功能性分離器以穩(wěn)定LABs陽極界面的策略。

圖11：展示了在Na/K-空氣電池中穩(wěn)定陽極界面的實例。

總結(jié)展望

本文總結(jié)了提高AMABs陽極界面穩(wěn)定性的多種策略，包括電解液配方、人工SEI層構(gòu)建、陽極結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能性分離器設(shè)計。這些策略顯著提升了AMABs的循環(huán)穩(wěn)定性和能量效率。盡管取得了一定的進展，但陽極的穩(wěn)定性仍然是AMABs實用化的一個挑戰(zhàn)。

未來的研究需要從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，綜合考慮各個組件的設(shè)計，以實現(xiàn)更穩(wěn)定、更耐用的AMABs。

文獻信息

標(biāo)題：Engineering Triple-Phase Interfaces around the Anode towards Practical Alkali Metal-Air Batteries

期刊：Advanced Materials

原創(chuàng)文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/04/21/1ee389fe6e/

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