鉴于铝离子水电池（AAIBs）具有理论容量高、安全和成本低的特色，它在可充电电池中发挥着及其重要的效果。金属铝因其理论比容量高（2980 mAh g-1）和体积容量高（8046 mAh cm-3）而成为 AAIBs 负极的首选。但是，氢演化过程（HER）和铝负极上铝离子的低电镀/剥离功率增加了不可逆性，导致库仑功率（CE）低和循环寿命短。因而，避免铝金属上的副反响和进步铝离子在电镀/剥离过程中的可逆性是 AAIBs 的首要研讨课题。经过选不一样的保护层（如 AlxOy、SnO 2和Al@a-Al）进行了很多的试验作业，依据成果得出这些保护层都能改进循环稳定性。电解液关于水性铝离子电池（AAIB）很重要。但是，运用传统的铝离子电解质，铝金属负极一般具有较差的电镀/滴落可逆性，导致库仑功率（CE）较低，循环稳定性较差。
来自湖南大学的学者提出了一种以聚乙二醇（PEG）作为溶解铝离子的首要骨架的新式铝离子水溶液，命名为 PEG-Al@H。超卓的是，在电静电充电过程中，经过聚乙二醇的聚合效果，在铝金属外表生成了铝电解质界面（AEI）。试验证明，AEI 作为保护层，能有用缓解水性电解质中快速动力学引起的副反响，避免铝金属负极深度腐蚀。此外，PEG 还能损坏电解液中溶剂的氢键，延伸 AAIB 的作业时分的温度。规划出的以 PEG-Al@H 为电解质、六氰基铁酸锰钾为正极、金属铝为负极的全电池可在 500 mA g-1 下运转 20000 多个循环，均匀 CE 值高于 95%。更重要的是，即便在零下 5 摄氏度的条件下，袋式电池的初始容量也初次到达了 16 mAh，并在循环 5500 次后坚持了大约 87% 的容量。与之相类似的文章以“Tailoring Interface to Boost the High-Performance Aqueous Al Ion Batteries”标题宣布在Advanced Functional Materials。
图 1. a) 含聚乙二醇（PEG）和不含聚乙二醇（PEG）的电解质示意图，标明铝电解质界面（AEI）在铝上构成并起到保护层的效果。b) PEG-Al@H 的 MD 模仿轨道相片；c) PEGAl@H 电解质的径向分布函数和配位数；d) 含有 0.0 wt%、5.0 wt%、10.0 wt% PEG 和去离子水的电解质的傅立叶改换红外光谱。e) 别离含有 0.0 wt%、5.0 wt%、10.0 wt% PEG 和去离子水的电解质的拉曼光谱。f) 电解质离子电导率的比较。
图 2. a) 铝负极在不同 PEG 含量的电解液中运转前后的数码相片；b-e) 不含 PEG 和含 10.0 wt% PEG 的铝电极在 1000 次循环后运转前后的横截面 SEM 图画，e) 是（d）中蓝色虚线 wt%）的铝负极外表描摹的二维（左）和三维（右）原子力显微镜图画；h) 运用 PEG（10.0 wt%）电解液后铝金属电极外表的扫描电镜图画；i,j) 扫描电镜图画描摹比照；带 AEI 保护层（右上）和不带 AEI 保护层（左下）的 EDS 图谱（O、C、Al）；k) 经过原位光学显微镜调查不同充放电时刻下 AEI 的演化。
图 4. a) 全电池装备示意图；b) KMFPEG-Al@HAl 在不同扫描速率下的循环伏安 (CV) 曲线。插图为各氧化复原峰对数（峰值电流）与对数（扫描速率）的对应图；c) 电流密度为 100 mA g-1 时的电晕静态充放电（GCD）曲线；d) 含 PEG 和不含 PEG 的全电池在 500 mA g-1 时的循环功用。e) 不同特定电流下的速率才能；f) 袋式电池的开路电压；g) 袋式电池在零下温度点亮赤色 LED 的光学图画；h) 均匀 CE、循环次数和容量坚持率与其他作业的比较；i) 袋式电池在零下温度的光学图画；j) 袋式电池在零下温度的光学图画；k) 袋式电池在零下温度的光学图画；l) 袋式电池在零下温度的光学图画。
总归，本研讨在酸性水电解质（PEG-Al@H）中参加 PEG，规划出了一种半水凝胶电解质。在充电过程中，PEG 促进了铝负极上铝电解质界面（AEI）的构成。首要，作为保护层，AEI 能有用缓解快速动力学反响引起的副反响，避免铝负极深度腐蚀。因为 PEG 会损坏溶剂的氢键，因而会影响电解液的凝固点。此外，这一成果还将 AAIB 的作业时分的温度扩展到了零下温度规模。咱们还研讨了 PEG 的优化含量，证明了水凝胶电解质的功用。终究，KMFPEG10-Al@HAl全电池在500 mA g-1条件下完成了20000次超长循环，均匀库仑功率超越95%，这在AAIBs中非常杰出。此外，KMFPEG10-Al@HAl 还能在零下温度下运转 5500 次以上，在电流密度为 1,000 mA g-1 时容量坚持率到达 87.2%。低温袋式电池还完成了 16 mAh 的高容量，并在零下 5℃的温度下运转了 30 多个循环。这为往后水性铝离子体系的使用供给了牢靠的参阅。这项作业将有利于为水性铝离子体系的未来使用供给文献参阅。（文：SSC）
