一种绿色高效的氨基酸衍生物添加剂用于提升碱性铝空气电池性能

摘要

以氨基酸衍生物N-乙酰-DL-色氨酸(NDLT)为添加剂,研究了其在碱性铝空气电池(AABs)电解液中的作用机制及对电池性能的影响.通过析氢实验、电化学测试、全电池性能评估及微观形貌表征,揭示了NDLT对铝合金阳极腐蚀行为与放电性能的调控机理.结果表明, NDLT可在铝合金表面吸附形成致密的阻水保护膜,有效阻隔电解液中水分子与铝表面的直接接触,从而显著抑制铝的自腐蚀和寄生析氢反应(HER),并改善铝阳极的放电行为.同时, NDLT的吸附有助于构建均匀稳定的铝/电解液界面,提高铝阳极的放电电位和电化学反应动力学性能.在4 mol/L NaOH电解液中, NDLT的最佳抑制浓度为7 mmol/L；此时,铝阳极利用率可达88.3%.全电池测试结果显示,添加7 mmol/L NDLT后,电池能量密度由空白电解液的1550 W·h/kg显著提升至3448 W·h/kg,容量密度由1324.9 mA·h/g提高至2632.3 mA·h/g.为提升碱性铝空气电池的耐用性与能量输出提供了一种绿色高效的电解液调控策略,并为氨基酸衍生物类添加剂的设计与应用奠定了理论基础.

关键词

铝空气电池 / 界面调控 / 电解液添加剂 / 氨基酸衍生物

基金资助

国家自然科学基金(批准号:22062022); 铜仁市科技局基础研究项目(批准号:铜市科研[2024]15号); 铜仁学院研究生创新基金项目(批准号:trxyyc-202417,trxyyc-202523)资助