非水系可充电铝电池（RABs）具有成本低、安全性高等优点，在下一代储能领域具有广阔的应用前景。然而，当离子液体(IL)电解质存在时，其高的水分敏感性和较差的稳定性会导致液态RABs中产生有害的气体、不可逆的活性损失和不稳定的电极界面等问题，从而影响其运行的稳定性。

为了解决上述问题，北京科技大学焦树强教授，北京理工大学宋维力教授报道了通过在锆基MOF中封装少量的氯铝酸盐基离子液体（IL@MOF），展示了一种用于RABs的高度稳定的准固态电解质。

文章要点

1）研究发现，在这种固体形式中，IL客体充当活性阴离子（Al_xCl_y^-)导体，而纳米孔MOF主体则提供足够稳定的离子传输通道和保护框架。这种准固态IL@MOF电解质由于保留了IL中的离子迁移率和稳定的保护作用，具有高离子电导率和长期空气稳定性的特点。

2）研究人员通过铝负极和石墨(C)、IL@MOF和乙炔黑混合复合正极组装而成了一种准固态RAB。开放的3D MOF骨架在活性物质和IL@MOF电解质之间提供了丰富的接触网络，形成了稳定的界面，促进了Al_xCl_y⁻阴离子的传输。

3）实验结果显示，即使在9 mg cm⁻²的非常高的石墨负载下，Al|IL@MOF|C电池也能提供约75 mA h g⁻¹的比容量，可媲美液态Al-石墨电池。更重要的是，Al|IL@MOF|C电池在空气暴露和火热条件下仍能稳定工作，具有长期的空气稳定性和极高的安全性。

这项工作为开发稳定和高度安全甚至可在极端条件下工作的准固态铝电池提供了一个新途径。

参考文献

Zheng Huang, et al, Stable quasi-solid-state aluminum batteries, Advanced Materials. 2021

DOI: 10.1002/adma.202104557

https://doi.org/10.1002/adma.202104557