电解质使含水铝电池的未来变得复杂

新的研究表明，可充电铝水电池在推向市场之前必须克服一些基本问题。

作为锂基电池的一种更可持续的替代品，含水铝电池已被证明具有很高的理论容量。此外，铝固有的安全性和无毒性增加了研究人员对这种元素在储能设备中的应用的兴奋。

在基本水平上，三价铝的高路易斯酸(3）离子阻碍了铝电池的发展。最近报告提出在水介质中使用三氟甲烷磺酸铝(Al(OTf))_3.- h₂O)，表现出较高的循环能力。然而，关于紧密结合的三水配体、由此产生的溶剂化结构及其对这些电池性能的影响的细节要么是未知的，要么是模糊的。

现在，一个团队围了起来康徐他研究了铝电解质的溶剂化。该团队的结果表明，三价铝的溶剂化相互作用对水铝电池的可行性提出了根本性的挑战。

“独立工作，我们可能会提出一个不完整或误导性的机制的描述，归咎于水Al(OTf)。_3.Devcom团队成员Glenn Pastel解释道。桑迪亚国家实验室和纽约城市大学亨特学院的合作者，他们使用先进的表征技术来探索水Al(OTf)的溶剂化、转运和反应性_3.因此，电解液对研究至关重要。

通过单晶x射线衍射和核磁共振波谱(NMR)的结合，该团队能够探测Al(OTf)的溶剂化结构。_3.．在固态时，该结构对应于Al(OTf)。_3.h·9₂令人惊讶的是，没有OTf^-阴离子与铝形成接触对(3)在第一溶剂化鞘中。

为了进一步了解潜在电解质的液体溶剂化结构，核磁共振波谱揭示了Al(3）与第一溶剂化鞘中六个水配体中的氧原子紧密配合。这些结果与该团队获得的固态结构非常一致。然而，与固态不同，溶液可以作为Brønsted-Lowry酸。因此，通过利用更高盐浓度的Al(OTf)来提高阴极稳定性的努力_3.适得其反，并不能为铝剥离和电镀提供足够的稳定窗口。

此外，Pourbaix图预测，绘制电化学反应对pH值的平衡电位，表明许多先前考虑用于水铝电池的底物在酸性(Al(OTf))中容易腐蚀。_3.- h₂O)解决方案，进一步阻碍性能。

含水铝电池是否仍然是锂离子电池的可行替代品尚不清楚。考虑到铝的还原电位位于水的稳定窗口之外，铝金属阳极与含水电解质配对可能继续具有挑战性。该团队设想，他们的工作将有助于重新定向与铝电解质相关的工作，以解决与其他多价电解质和水电解质中的寄生反应和溶剂化相关的挑战。

“寻找和研究新型和更可持续的电化学存储系统是向绿色能源经济过渡的基础，铝作为能源载体具有令人兴奋的特性，”评论道Giuseppe Antonio Elia他在意大利都灵理工大学研究电池。“然而，我们在研究过程中需要非常小心，特别是在提出新的化学物质时。”