近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员王二东团队，在水系电解液体系中铝阳极低温失效机制研究方面取得新进展。团队揭示了低温诱导铝阳极界面重构的微观机制，为低温适应型铝阳极的界面工程设计提供了新的理论依据。相关成果发表在《先进材料》。
金属铝阳极因具有高理论比容量、低成本与高安全性等优势，在水系铝电池体系中受到广泛关注。然而在水系电解液中，低温下铝阳极极化急剧升高、电池功率密度降低，制约了其工程化应用。传统观点通常将该极化归因于电解液电导率下降，但难以解释温度低于某一阈值以下极化呈指数级陡增的实验现象。目前，铝阳极与水溶液之间的界面受温度影响的机理尚不清晰，是阻碍低温极化行为深入解析与性能调控的关键瓶颈。
针对这一难题，团队在本工作中采用原位动态电化学阻抗谱结合弛豫时间分布分析，并结合原位表征技术和密度泛函理论计算，系统研究了铝阳极在水系电解液中的低温电化学行为。团队识别出5°C至0°C区间的临界极化拐点，揭示该拐点源于低温诱导反应路径转向、生成界面高度无序的氧化铝并形成高阻抗网络。
本研究中，团队提出“低温界面重构诱导阻抗”模型，并揭示低温性能衰减主要源于界面结构与成分演化，而非传统观点所认知的电解液电导率下降。
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