【摘要】 根据最先进的技术，具有高可逆离子插入/去插入能力的石墨材料似乎是最有前途的活性阳电极材料。

随着储能领域需求的增加，锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池等可充电碱性金属电池近年来得到了显著的发展。然而，高活性碱金属和易燃有机电解质引起的意想不到的安全问题被认为是储能装置和系统的主要关注点。为了大幅度降低这种风险，目前正在寻找新型充电电池的替代原型，这种电池由更安全的电极和电解质组装而成。在这些候选产品中，由不可燃电解质和铝(Al)金属负极组成的铝电池为实现目标提供了有希望的特性。

 

在最近的努力中，与活性 AlCl4-阴离子偶联的稳定离子液体电解质已被广泛用于提高铝电池的比功率和能量密度。典型的进展包括焦和北京科技大学的同事报告的研究，以及戴和斯坦福大学的同事在2015年报告的研究。根据铝电池的构型，焦和同事报告了一种新型的柔性固态铝电池，使用凝胶聚合物电解质，其具有≈120mAh g-1的高比容量，并通过释放应变很好地适应机械变形过程中的应变。王和他的同事准备了一个独立的 Co9s8@CNT-CNF 垫子用作铝电池的无粘结剂阳电极材料，它具有高容量(315mAh g-1,100ma g-1) ，优异的速率性能和稳定的循环寿命(200次循环后，297mAh g-1,100ma g-1)。Gao 和他的同事们使用了一种低成本的三氯化铝/乙三硝基六氯化碳 RTIL 电解质来制造铝电池，这种电解质具有更宽的潜在窗口、更长的循环周期和更好的循环稳定性。Dai 及其同事报告了铝/石墨可充电电池在低温下的电化学性能，放电容量优于室温。

 

根据最先进的技术，具有高可逆离子插入/去插入能力的石墨材料似乎是最有前途的活性阳电极材料。在低成本电解质的探索中，发现低温熔盐具有使活性阴离子在电解质中快速运输的能力。此外，电流收集器也是铝电池的重要组成部分，电化学间隙金属箔和碳纳米纤维薄膜已被广泛使用。然而，目前仍然缺乏合适的电流收集器来取代价格昂贵的钼金属，这些金属在铝电池系统中既具有机械稳定性又具有电化学稳定性。因此，电流收集器不仅需要具有机械稳定性和导电性，而且在高酸性电解质和电化学过程中具有电化学惰性。

 

图1稳定铝电池用全碳正极

 

为了解决铝电池的这一问题，本研究引入了多种碳基电流收集器作为电流收集器，目的是获得铝电池稳定的储能能力。为了进一步了解影响电化学性能的关键参数，我们选择了具有代表性的碳纤维纺织品和三维(3D)生物质衍生碳网络作为电流收集器。在组装的全碳正极中，电流收集器的结构、热退火工艺和化学元件等一系列关键因素对电化学稳定性和电化学储能能力产生了很大的影响。特别是，3D 生物质衍生碳网络更有利于提供改善的能量储存能力。结果表明，与金属钼集流体相比，碳基集流体在储能性能方面具有更优越的性能，为稳定的先进铝电池实现高性能正极提供了一条新的途径。

 

1.Zhili Zhou, Na Li, Peng Wang, Wei-Li Song, Shuqiang Jiao, Haosen Chen, Daining Fang, All-carbon positive electrodes for stable aluminium batteries, Journal of Energy Chemistry, Volume 42, 2020, Pages 17-26, ISSN 2095-4956, https://doi.org/10.1016/j.jechem.2019.03.027.