铜氟化物电极材料与优化电解质体系协同提升铝离子电池性能研究

为解决锂/钴资源限制问题，研究人员开发了以CuF2为正极、AlCl3/DOSP2/Tol为电解质的铝离子电池(ARBs)，通过优化导电剂(KB)、粘结剂(PI)及电极制备工艺，实现初始放电容量>400 mAh g-1，40次循环后仍保持200 mAh g-1，为大规模储能提供新方案。

　　

随着全球可再生能源占比提升，锂离子电池(LIBs)的资源瓶颈日益凸显——锂、钴储量仅能满足有限需求，而铝作为地壳含量最丰富的金属元素，其理论容量高达2980 mAh g^-1，成为大规模储能系统的新选择。然而多价态铝离子(Al³⁺)在传统电极材料中扩散缓慢，且离子液体电解质存在电位窗口窄、成本高等缺陷。日本团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表的研究，通过材料体系创新与工艺优化，为铝离子电池(ARBs)的实际应用开辟了新路径。

研究采用三大关键技术：1) 开发新型AlCl₃:DOSP₂:Tol=1:10:5电解质，将氯离子浓度降至传统体系的1/16；2) 选用转换型CuF₂正极材料规避插层反应不可逆问题；3) 优化电极配方（Ketjen black导电剂+聚酰亚胺粘结剂），通过氩气保护研磨工艺提升材料均一性。

【Results and discussions】
电化学测试显示，优化体系在0.5-2.5V电位窗内呈现明确氧化还原峰（0.7V/2.0V氧化，0.5V/1.8V还原），XRD证实CuF₂在充放电过程中发生可逆相变。采用KB导电剂（比表面积1200 m² g^-1）的电极比CB体系容量提升37%，PI粘结剂较PVDF更耐电解质腐蚀。

【Conclusions】
该研究实现了三大突破：1) 新型电解质将工作电压提升至2.5V；2) 电极材料组合使初始容量达LIBs正极材料的1.5倍；3) 40次循环容量保持率50%优于同类研究。虽然循环衰减机制仍需优化，但为开发低成本、高安全性储能系统提供了明确技术路线，对推动风电/光伏配套储能具重要实践意义。