一种通用的界面策略，通过限制水基储能系统中的H+/OH?离子动态来抑制铝的腐蚀

《Energy & Environmental Science》：A universal interfacial strategy for suppressing aluminum corrosion by confining H+/OH? dynamics in aqueous energy storage systems

铝电流收集器在水电化学储能中的腐蚀问题及改性策略研究。通过调控界面H+/OH?动态提出一种普适性防腐蚀方法，采用AlPO4纳米材料构建双功能改性集流体，有效抑制腐蚀并降低界面阻抗，在超级电容器和锂离子电池中均显著提升系统寿命。

　　

水基电化学储能（EES）系统在大规模应用中展现出巨大潜力，但其实际应用受到铝电流集流体（AlCC）在水环境中持续腐蚀的限制。现有的主要抑制水与电极相互作用的策略仍然存在严重的铝腐蚀问题以及界面电阻增加的问题。基于对两步腐蚀机制的理解，我们提出了一种新的抗腐蚀机制，通过抑制H⁺/OH^?与AlCC之间的相互作用来防止AlCC的腐蚀。作为概念验证，我们将具有更强H⁺/OH^?吸附能力的纳米材料（例如磷酸铝AlPO₄）通过电化学方法沉积在商用AlCC上，形成经过改性的AlPO₄电流集流体（APCC）。这种双功能APCC有效阻挡了高活性H⁺/OH^?离子对AlCC的腐蚀作用，并降低了界面电阻，从而克服了传统策略的长期局限性。APCC的通用性和可靠性已在锂离子电池和超级电容器这两种类型的储能系统中得到验证。值得注意的是，基于APCC的软包超级电容器在15000次循环后仍保持了约86.4%的容量保持率，远优于商用AlCC（5000次循环后仅保持约32.0%的容量）。在水基锂离子电池中，APCC使容量保持率提高了约2.4倍。这项工作强调了通过调控界面H⁺/OH^?动态来实现稳定、高性能水基EES系统的通用性和可扩展性策略。