近日，深圳北理莫斯科大学材料科学系副教授谷思辰带领其研究团队，在材料学科顶级期刊《Advanced Materials》上发表了一篇题为“Mixed Electrolyte Enabling Ultrafast Mass Transport and Compatibility with Polypropylene Separator for Stable and Low-Cost Aluminum Ion Battery（混合电解液实现超快离子传输与聚丙烯隔膜兼容的稳定低成本铝离子电池）”的研究论文。《Advanced Materials》2024年最新影响因子高达27.4，是材料领域公认的顶尖期刊。

论文第一作者为谷思辰副教授指导的北京理工大学深北莫专项硕士研究生郭佳。通讯作者包括谷思辰副教授、南京大学深圳研究院郭少华教授以及北京理工大学吴川教授。深北莫材料科学系的聂万丽副教授，以及俄罗斯籍副教授Sergey Ryazantsev和Sergei Malyshev亦对文章做出了重要贡献。本项研究通过引入氟苯稀释剂优化离子液体电解液，加快了液相离子传输速率，循环寿命突破7500小时，首次实现铝离子电池与商用聚丙烯隔膜的兼容，使电池成本降低60%，为铝离子电池规模化应用奠定了关键材料基础。

铝离子电池因高容量（2980 mAh g-1）、低成本和高安全性，是下一代大规模储能的理想选择。然而，传统离子液体电解液中离子速率扩散慢，导致铝沉积不均匀，容易引发短路等问题；而且离子液体黏度大，只能匹配昂贵的玻璃纤维隔膜，导致铝离子电池成本高昂，难以实用化。如何突破离子传输瓶颈并兼容低成本隔膜成为了制约铝离子电池实用化的核心挑战。本工作通过在离子液体中引入氟苯作为共溶剂，构建了IL-FB（1:5）混合电解液体系。氟苯分子有效屏蔽了离子间强静电作用，降低了电解液黏度，提升了离子扩散速率和极限电流密度，实现了铝的均匀沉积，极大提升了铝负极的长循环稳定性。

使用复合电解液的Al||Al对称电池在8 mA cm-2 8 mAh cm-2的大电流密度和容量下可以循环7500小时以上，创下铝负极性能记录。界面表征结果显示铝表面会形成富含氟化铝和离子分解产物的稳定固体电解质界面，抑制副反应。由于表面张力下降，复合电解液对聚丙烯隔膜的浸润性极大提升，使得铝离子电池可以与低成本的商用聚丙烯隔膜兼容，对比传统玻璃纤维隔膜的铝离子电池成本下降60%，为铝离子电池走向实用化提供了关键技术支持。

文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202419865

谷思辰副教授简介：谷思辰，深圳北理莫斯科大学材料系副教授。2019年于北京理工大学获得博士学位，2019年至2021年在清华大学深圳国际研究生院进行博士后研究工作，以第一作者和通讯作者在Nature Communications，Energy & Environmental Science，Advanced Materials等期刊发表多篇研究型论文，包含ESI高被引论文两篇。获得国家自然科学基金，广东省普通高校重点领域专项，深圳市稳定支持计划等经费资助。研究方向为多电子体系电池、轻金属负极电池。

研究团队简介：新型电池材料研发实验室，依托深北莫材料科学系和前沿交叉技术研究院建设成立，于2023年正式挂牌。实验室研究聚焦二次电池，具体包含新型多电子体系电池、轻金属负极电池、固态电池、高能量密度锂离子电池、锌离子电池、钠离子电池、纳米材料与有机材料设计及其在电池中的应用等。2024年，平台申请获得广东省普通高校创新团队项目（自然科学）“能量转换与存储材料中俄联合创新团队”。