可充电铝电池因离子液体电解液不燃的特性以及铝金属负极的低成本、高容量和易回收的优势，在固定式能源存储领域具有广阔的应用前景。然而，高电荷密度的铝离子（Al³⁺）与传统无机正极材料之间的强库仑作用导致正极材料低的比容量、慢的动力学、高的极化和低的循环稳定性，这限制了可充电铝电池的发展。不同于无机正极材料，有机正极材料通常存储低电荷密度的氯铝酸盐离子作为电荷载流子，因而有望成为高性能的铝电池正极材料。但是，有机正极材料受限于低的离子和电子电导率，无法满足实际应用的要求。

近日，我院铁电功能材料与器件创新团队张崇副研究员联合江汉大学蒋加兴教授以及俄勒冈州立大学纪秀磊教授在有机-铝双离子电池领域取得重要研究进展。团队通过利用电解液诱导的电子给体与受体之间的电化学电势区间重合，实现了给-受体型聚合物电化学反应过程中的原位掺杂，有效促进了其n/p-型掺杂反应中的离子和电子传输。制备的双极性给-受体型共轭聚合物作为铝双离子电池的正极材料能够实现205 mAh g⁻¹的比容量，即使在15 A g^−l下仍具有160 mAh g^-1的比容量，循环6万次后的容量保持率为78.4%。该聚合物正极材料在100 mg cm⁻²的活性物质负载量下能够实现17 mAh cm⁻²的面积容量。

该研究工作为开发具有高电子和离子传输性能的有机正极材料提供了有效的设计思路。相关成果以"Regulating the Double-Way Traffic of Cations and Anions in Ambipolar Polymer Cathodes for High-Performing Aluminum Dual-Ion Batteries"为题发表在国际期刊《Advanced Materials》上。

该工作得到国家自然科学基金（52103264，22175110及22375076）、湖北省自然科学基金（2024AFA031）、中央高校基本科研业务费（GK202202001）、陕西省自然科学基金（2024JC-YBMS-315）、陕西省科技创新团队（2023-CX-TD-27）等项目的支持。该论文第一作者是我院博士研究生罗连伟。论文通讯作者为我院铁电功能材料与器件创新团队张崇副研究员、江汉大学蒋加兴教授和俄勒冈州立大学纪秀磊教授，研究工作的开展得到了我院陈煜教授、天津大学许运华教授等的大力支持。陕西师范大学为第一署名单位。

       原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202406106

撰稿：罗连伟 张崇  审核：刘治科 董芬芬