喜报：咪唑基离子液体作为电解质添加剂对碱性铝-空气电池性能研究取得新进展

我院润滑腐蚀与防护课题组张仁辉副教授与贵州省锰系新能源材料重点实验室郭雷教授联合指导硕士研究生张巧以第一作者、华东交通大学为第一单位在咪唑基离子液体作为电解质添加剂对碱性铝-空气电池性能研究中取得新进展。研究工作发表在Journal of Power Sources (SCI一区，IF: 9.794)上 (https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2023.232901)。

铝-空气电池作为一种半燃料电池，其将储存于金属Al中的化学能直接转化为电能，具有能量转换效率高、环境友好、制造成本低等优点，在新能源汽车领域具有潜在的应用价值。尽管铝-空气电池具有良好的实用前景，但仍然存在问题亟待解决。在碱性电解液中铝电极的自腐蚀现象却非常严重，存在负差效应，导致阳极利用率下降，库伦效率降低，以至于电池性能和寿命下降，制约了以铝为阳极材料的电池的研究和应用。本课题组和铜仁学院郭雷教授课题组针对咪唑基离子液体作为电解质添加剂对碱性铝-空气电池性能的影响开展了系列实验研究和理论计算。课题组成员通过电化学手段、析氢试验、表面表征和电池性能测试，研究了一种咪唑类离子液体，即1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑氯化物(HMIC)，作为Al-5052合金在4 M NaOH电解液中的腐蚀抑制剂。实验研究显示，HMIC的加入有效地减少了铝的析氢自腐蚀现象，明显改善了铝-空气电池的放电性能，其比容量(2469 mAh g−1)和能量密度(3313 Wh kg−1)。基于实验结果，应用Materials Studio软件，采用分子动力学模拟对来探索HMIC在Al基底上的吸附机制。研究结果显示，添加剂分子呈现出平行吸附模式，分子与Al基体紧密相连以达到最佳的表面覆盖能力，这种电解质调节策略为提高铝-空气电池在碱性介质中的性能研究提供了一种全新的方法。

上述工作得到了国家自然科学基金(22062022)、江西省研究生专项资金(YC2022-s502)、四川省材料腐蚀与防护重点实验室开放项目(2020CL06)、江西省自然科学基金(20224BAB204048)的支持。