水系鋁-空氣電池具有理論容量高、成本低和安全性高的特點，因此備受關注。然而，鋁金屬負極上不可避免的析氫反應和電解液泄漏仍然限制了電池的壽命和安全性。

圖1 空白和準固態電解質中鋁負極的示意圖

中南大學王海燕、唐有根、李熠鑫等首次提出了一種基于粘土的準固態電解質，它具有優異的兼容性和類似液體的離子導電性，以解決這些問題。具體而言，這項工作通過簡單地混合高嶺土和KOH溶液制備了一種準固態電解質，用于水系鋁-空氣電池。其中豐富的親水基團（如O─H、Si─O和Al─O）限制了游離的H₂O分子，從而在Al/電解質界面上形成貧H₂O環境，抑制析氫反應。

同時，由于電解質中陽離子的吸附，高嶺土表面在電場驅動下形成了快速離子通道，從而增強了電解質的離子導電性。此外，鋁負極表面緊密接觸的高嶺土可以通過高嶺土均勻的孔徑分布促進鋁離子的均勻剝離。

圖2 鋁負極在準固態電解質中的電化學性能

得益于這些優勢，鋁負極的腐蝕速率從0.075 mg cm^-2 min^-1（空白4 m KOH（4 mol L^-1）溶液）降至0.016 mg cm^-2 min^-1（KOH溶液與高嶺土的電解質重量比為 1:1）。

此外，準固態電解質使鋁-空氣全電池實現了2765 mAh g^-1的超高比容量和4.56 KWh kg^-1的優異能量密度，在所有已報道的作品中名列前茅。這種準固態電解質成本低、生產簡單，對鋁-空氣電池的大規模應用具有重要價值，并為其他類似電池系統提供了一種新策略。

圖3 準固態電解質中Al離子均勻剝離的機理

Quasi-Solid-State Aluminum–Air Batteries with Ultra-high Energy Density and Uniform Aluminum Stripping Behavior. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202304214