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第一作者：Bingcheng Ge

通訊作者：於曉亮，楊全紅，梁慶華

通訊單位：香港理工大學，天津大學，中科院贛江創新研究院

論文速覽

堿金屬-空氣電池（AMABs）以其超高的比能量密度而備受期待，但固有的循環穩定性差限制了它們的實際應用。為了應對這一挑戰，以往的研究大多致力于提高空氣陰極的電催化活性。

然而，最近的研究表明，陽極周圍的固-液-氣三相界面的作用遠比科學界先前認識的要重要。除了傳統堿金屬電池中無法控制的枝晶生長和產氣問題，AMABs中的腐蝕性氣體、中間氧物種和氧化還原介質會對陽極造成更嚴重的腐蝕和結構崩塌，給陽極三相界面的穩定化帶來了更大的挑戰。

本工作旨在為耐用AMABs的陽極界面工程提供及時的視角。以鋰-空氣電池為典型例子，我們對最新發展的陽極穩定化策略進行了關鍵性回顧，包括制定新型電解液以構建保護性相間相和減輕腐蝕性攻擊，制造先進的陽極以提高其抗腐蝕能力，以及設計功能性分離器以屏蔽腐蝕性物種。

最后，我們強調了陽極界面工程前景中仍然存在的科學和技術問題，特別是材料系統工程，以促進AMABs的實際應用。

圖文導讀

圖1：展示了不同高能量電池技術的能量密度比較，以及AMABs陽極穩定化的主要進展。

圖2：展示了AMABs陽極三相界面穩定化的挑戰，包括兩相和三相界面反應的對比。

圖3：展示了液體電解質添加劑如何誘導形成保護性的SEI層，以穩定LABs的陽極界面。

圖4：展示了在液體電解質中使用抗腐蝕添加劑以穩定LABs陽極界面的效果。

圖5：展示了構建固態聚合物電解質以穩定LABs陽極界面的策略。

圖6：展示了構建陶瓷固態電解質以穩定LABs陽極界面的策略。

圖7：展示了通過在CO₂中預循環鋰陽極來構建人工SEI層的方法。

圖8：展示了通過化學反應構建人工SEI層以穩定LABs陽極界面的策略。

圖9：展示了設計含鋰陽極以穩定LABs陽極界面的方法。

圖10：展示了設計功能性分離器以穩定LABs陽極界面的策略。

圖11：展示了在Na/K-空氣電池中穩定陽極界面的實例。

總結展望

本文總結了提高AMABs陽極界面穩定性的多種策略，包括電解液配方、人工SEI層構建、陽極結構設計和功能性分離器設計。這些策略顯著提升了AMABs的循環穩定性和能量效率。盡管取得了一定的進展，但陽極的穩定性仍然是AMABs實用化的一個挑戰。

未來的研究需要從系統工程的角度出發，綜合考慮各個組件的設計，以實現更穩定、更耐用的AMABs。

文獻信息

標題：Engineering Triple-Phase Interfaces around the Anode towards Practical Alkali Metal-Air Batteries

期刊：Advanced Materials

原創文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/04/21/1ee389fe6e/

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