【摘要】 科学指南针通过界面静电调控技术，助力铝电池实现 80000 次超长循环，解决负极腐蚀与枝晶问题，提供专业储能材料计算与检测服务。

 

一、铝电池产业化核心痛点

可充电铝电池是下一代大规模储能体系的重要候选，但其在氯铝酸离子液体体系中，铝负极易被腐蚀、高电流密度下枝晶易生长，导致电池循环寿命短、安全风险高，成为产业化核心阻碍。

传统改性手段难以兼顾稳定性、通用性与规模化制备，亟需全新界面调控策略。

 

二、原位电聚合构建稳定铝负极界面

依托科学指南针计算与测试支撑，上海交大团队设计 BVIMCl 功能单体，在电池充电原位完成电聚合反应，在铝负极表面生成连续、稳定的聚合物防护膜。

该膜可同步实现：抑制电解液腐蚀、均匀界面电场、引导铝离子均匀沉积，从根源阻断枝晶生长。

 

三、科学指南针理论计算揭示作用机制

科学指南针完成 DFT 与分子动力学模拟，明确核心机制：

1.聚合物链携带连续正电势，与 Al₂Cl₇⁻产生强静电吸引；

2.界面电荷重分布强化膜与离子相互作用；

3.聚合物高稳定性保障长循环结构完整。

 

四、高电流密度下长循环性能验证

在科学指南针测试平台验证：

  • 对称电池：1 mA cm⁻² 下超 3000 小时稳定循环；5 mA cm⁻² 下超 1000 小时循环；

  • 全电池：5 A g⁻¹ 下实现80000 次超长循环，库仑效率 99.87%；

  • 软包电池：可稳定对外供电，具备实际应用价值。

 

五、技术推广价值

原位电聚合诱导界面静电调控策略，具有制备简便、兼容性强、普适性高等优势，可拓展至锌、镁、钙等多价金属电池。科学指南针持续提供专业计算表征服务，推动储能材料技术迭代与产业落地。

 

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.75274