传统化石燃料的过度开发和使用导致全球环境问题日益加剧，开发新型可持续性新能源技术目前受到世界各国政府以及企业的高度重视。各种新能源技术的不断发展与进步，为减少环境污染，应对社会经济的高速发展需求做出了重大贡献。储能技术是解决非稳态可再生能源发电的有效方法之一。随着新型化学能源的发展和应用，研发新型、价格低廉、高效率的储能系统的任务迫在眉睫。金属空气电池以活泼的金属燃料Li, Ca, Mg, Al, Fe和Zn等为阳极材料，以空气中的氧气为氧化剂，将金属燃料中的化学能转化为电能，是具有高能量密度的燃料电池。其中金属铝有较高的理论能量密度（8.10 Wh-1）和丰富的储量，是金属空气电池理想的阳极材料。

近日，深圳大学高等研究院刘富德教授课题组在铝空气电池领域取得重要研究进展，在《Journal of Power Sources》（影响因子9.127，中科院一区）杂志发表了题为“A dual-electrolyte aluminum/air microfluidic cell with enhanced voltage, power density and electrolyte utilization via a novel composite membrane”的研究论文。该论文研究了采用新型复合电池隔膜的双电解液铝空气微流体电池的输出电压，电流和功率特性，并且评估了电解液的循环使用效率。深圳大学高等研究院刘富德教授为论文通讯作者，深圳大学为第一完成单位。

该研究中刘富德教授团队采用双电解液微流体设计替代传统的碱性单电解液结构的铝空气电池，如图1。氧气在酸性电解液中的电位比在水中的更高，因而双电解液电池相比于传统的碱性单电解液电池具有更优异的输出性能。然而酸性电解液和碱性电解液由于存在交叉中和的现象，因而会降低电解液的利用率和电池输出性能的稳定性。刘富德教授团队还采用PTFE/PE/PTFE复合电池隔膜以减缓电解液的交叉中和程度，同时梯度多孔结构使其具有较高的离子导电性。并且提出一个理论计算模型评估电解液循环过程中的利用率。研究结果在大功率，低频，长续航储能领域具有潜在的应用价值。

图1 双电解液铝空气微流体电池的示意图(a)和装配图(b)

论文连接：https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228960