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 鋁空氣電池為代表的金屬-空氣電池具有很高的理論能量密度，但是在倉儲和待機等不工作的狀態(tài)下，負(fù)極往往會發(fā)生不可逆腐蝕，從而導(dǎo)致電池能量密度損失和壽命下降。

　　目前，抑制鋁空電池負(fù)極腐蝕的策略不少，包括負(fù)極合金化，電解質(zhì)添加劑，凝膠電解質(zhì)，非水性電解質(zhì)等等。這些策略在一定程度上確實緩解了負(fù)極腐蝕，但是大多是以降低功率密度和能量密度為代價。

　　有鑒于此，美國麻省理工學(xué)院Brandon J. Hopkins等人發(fā)展了一種以油替換負(fù)極電解液的新策略，有效抑制了鋁空電池的負(fù)極腐蝕。

圖1. 油置換電解質(zhì)示意圖

　　巧妙設(shè)計

　　研究人員設(shè)計了一套流動電解質(zhì)系統(tǒng)，并在負(fù)極加入疏水的PTFE隔膜，電解質(zhì)中加入不導(dǎo)電的全氟聚醚油。當(dāng)電池工作的時候，電解質(zhì)在電池系統(tǒng)中流動。當(dāng)電池不工作的時候，全氟聚醚油泵入系統(tǒng)中，充滿與負(fù)極中的金屬電極和隔膜之間。

　　不導(dǎo)電的油抑制了電解質(zhì)向負(fù)極表面的擴(kuò)散速率，大大地緩解了負(fù)極的腐蝕。而鋁電極和疏水隔膜則保證了油不會結(jié)垢。

圖2. 油和隔膜的選擇

　　優(yōu)異性能

　　基于這一巧妙的設(shè)計，鋁空電池可用能量密度提高了4.2倍，腐蝕減少了99.99%，自放電速率降低到0.02%，系統(tǒng)能量密度可達(dá)到700 Wh L^-1和900 Wh kg^-1。

圖3. 電池性能和封裝表征

　　當(dāng)然，研究人員還綜合考慮了電池封裝中的一系列問題，包括油的引入對整個體系的重量的影響，并進(jìn)行了電池開關(guān)循環(huán)的24天實驗。雖然整個體系并不完美。但是，這一巧妙的設(shè)計理念，為鋁空等金屬-空氣電池的實際應(yīng)用提供了全新的思路和有力的推動。