提高電極的面負載是提高器件能量密度和促進鋁電池商業化的前提。然而，大面積負載將不可避免地增加單位面積的鋁沉積量，這會加劇枝晶生長，嚴重影響器件的安全性和穩定性。

圖1 傳統鋁負極的電沉積模式分析

西安交通大學熊禮龍、杜顯鋒等報告了一種新型的鋁電池負極，它不僅增加了電極的有效活性面積，而且形成了一個穩定的電極/電解質界面，以誘導鋁的均勻電沉積。

這些特征源于P-Al₂O₃/Al電極的四個優點：（1）均勻化電流密度分布；（2）重新分配離子濃度梯度；（3）限制鋁在微孔中的生長；（4）大的比表面積提供充分的電解液接觸。

圖2 材料制備及表征

受益于上述優勢，這樣的負極在5 mAh-cm^-2的大面積比容量下可以保持穩定的循環超過1400小時。當與高電流密度（10 mA-cm^-2）相配時，受保護的負極在2900次循環中也顯示出優異的電池穩定性。

此外，采用P-Al₂O₃/Al負極的480 mAh的軟包電池在0.5V至2.5V的電壓下可以保持170 Wh-kg^-1的能量密度和90%的能量效率（根據正極活性成分計算），這意味著電池的放大不會降低鋁電池的性能。該策略和方法對于組裝具有高能量密度和高循環穩定性的鋁電池具有重要的實際意義。

圖3 鋁電池電化學性能

Space Limited Growth Strategy for Ultra-high Areal Capacity Rechargeable Aluminum Batteries. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102826