自上世紀(jì)60年代被Zaromb發(fā)明以來，鋁/空氣電池以其超高的理論比能量（8046Wh/kg）[1]一直備受關(guān)注，被認(rèn)為適用于離網(wǎng)供能系統(tǒng)和動力裝置増程電源。然而，由于金屬鋁的活性大于氫，鋁負(fù)極在水溶液中發(fā)生劇烈的析氫反應(yīng)，嚴(yán)重降低了鋁空氣電池的待機(jī)（開路）貯存壽命。即便采用目前最先進(jìn)的腐蝕抑制手段，鋁/空氣電池在開路狀態(tài)下貯存一個月的自放電率也已超過80%，難以滿足實(shí)際使用需求。數(shù)十年來研究者們提出了多種技術(shù)途徑解決鋁負(fù)極的析氫腐蝕問題，包括：（1）鋁負(fù)極合金化；（2）電解質(zhì)中添加析氫抑制劑；（3）凝膠電解質(zhì)；（4）離子液體電解質(zhì)；（5）電池停止工作后排空電解液，并用水或酸性溶液清洗電極表面。不過，上述解決途徑均是以犧牲電池比能量和比功率為代價，合金化和析氫抑制劑雖可有效降低鋁/空氣電池在工作狀態(tài)下的腐蝕速率，但在開路狀態(tài)下仍需配合途徑（5），而途徑（5）需要額外增加溶液和相關(guān)容器，從而降低了電池的比能量；凝膠和離子液體電解質(zhì)的使用雖可使鋁負(fù)極的腐蝕速率降低約三個數(shù)量級，但這也同時會降低電解質(zhì)的電導(dǎo)率，從而使電池比功率明顯降低。

在本期科學(xué)雜志中，來自MIT的BrandonJ.Hopkins提出抑制鋁/空氣電池開路腐蝕的新途徑：在鋁/空氣電池待機(jī)狀態(tài)下快速（50s）充油來避免其自放電（圖1）。作者發(fā)現(xiàn)對于高熱穩(wěn)性和耐腐蝕性的全氟聚醚油（PFPE），鋁負(fù)極和親水處理的聚四氟乙烯隔膜（PTFE）表現(xiàn)出良好的水中疏油特性（圖2），因此鋁/空氣電池充油后并不會污染鋁負(fù)極、隔膜和電解液，對電池性能無負(fù)面影響。相比之前研究者提出的解決方法，該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）電池峰值功率密度無明顯降低，充油后的鋁/空氣電池可達(dá)300mW/cmgeo2，傳統(tǒng)鋁/空350mW/cmgeo2；（2）油的質(zhì)量僅占鋁空氣電池系統(tǒng)總質(zhì)量的13%，需要起停數(shù)百次的鋁空氣電池比能量仍高達(dá)530Wh/Lsys和680Wh/kgsys。該工作提出了解決鋁/空氣電池開路狀態(tài)下鋁負(fù)極腐蝕問題的新思路，有利于推動該電池技術(shù)的實(shí)用化，助力高比能量動力電源的大規(guī)模應(yīng)用。

圖1.傳統(tǒng)鋁空和充油鋁空示意圖及性能對比

圖2.兩種油和隔膜的性能對比