王克亮AFM：用于增强柔性铝-空气电池的普鲁士蓝双功能界面膜

由于铝金属的高理论能量密度，柔性铝-空气电池在可穿戴电源领域引起了广泛的关注。然而，铝的寄生腐蚀造成的效率下降和负极氧化迟缓严重限制了电池的性能突破。

图1 材料制备及作用机制演示

北京理工大学王克亮等提出了一种自调节的普鲁士蓝双功能界面膜，以实现柔性铝-空气电池中铝负极的防腐和活化。

作者首先对负极的析氢和电池的放电进行了测试，以探索界面膜对能源效率和工作性能的改善，然后通过电化学测试和密度泛函理论计算，揭示了膜分子保卫和激活铝负极的机制。

研究发现，具有大量空轨道的Fe³⁺不断吸引电子从Al表面剥离，促进电子转移。同时，亲核反应物[Fe^II(CN)₆]₄^–与Al³⁺配位，促进了Al³⁺向电解质的扩散。

图2 电池示意及电化学性能

结果显示，当12mg cm^-2的普鲁士蓝界面膜加载在铝负极上时，在10mA cm^-2的条件下，电池容量达到了2377.43 mAh g^-1，阳极效率达到了79.78%。

此外，该电池的最高能量密度为≈3176.39 Wh kg^-1，增加率高达138.09%，最后得到的电池峰值功率密度为65.76 mW cm^-2。这些发现有利于抑制界面寄生腐蚀和削弱柔性铝-空气电池的放电滞后现象。

图3 柔性铝-空气电池的循环放电演示

A Prussian-Blue Bifunctional Interface Membrane for Enhanced Flexible Al–Air Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202302243

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王克亮AFM：用于增强柔性铝-空气电池的普鲁士蓝双功能界面膜

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