随着新能源储能技术快速发展，传统锂离子电池面临资源有限和安全风险等挑战，开发高安全、低成本、长寿命的新型储能体系成为重要方向。铝金属凭借丰富储量、高理论容量（8040 mAh cm^?3）以及与不可燃氯铝酸离子液体电解质的良好匹配，被认为是极具潜力的下一代电池负极材料。然而，铝负极在长期循环过程中仍受到枝晶生长、电化学腐蚀以及电极结构破坏等问题限制，严重阻碍了铝电池的实际应用。

  近日，中国科学院理化技术研究所与北京林业大学联合科研团队取得研究进展，创新性地设计了一种液态金属复合铝负极（Al-LM-Ti），利用镓基液态金属EGaIn的流动性、界面调控能力和自适应特性，有效解决了铝负极稳定性难题，为高安全柔性固态铝电池的发展提供了新策略。

  2026年7月12日，该研究成果以“Liquid Metal Composites Enabled High-Safety Flexible Solid-State Aluminum Batteries”为题，发表在Advanced Materials上。文章第一作者为理化所博士生陶艺月，通讯作者为理化所刘静研究员和北林王磊副教授。

  传统铝箔负极在循环过程中容易发生局部离子聚集，引发不均匀沉积，最终形成枝晶甚至导致短路。针对这一问题，研究人员将微米级铝颗粒均匀嵌入EGaIn液态金属中，并负载于柔性钛网基底，构筑了具有三维导电网络的Al-LM-Ti复合负极。该创新结构带来了多重优势：

  1. 液态金属动态调控界面，抑制枝晶生长：EGaIn具有优异流动性，可实时缓冲界面形貌变化，使铝沉积更加均匀平整，避免传统铝箔上的尖端效应和枝晶扩展。

  2. 半嵌入式结构增强抗腐蚀能力：液态金属包覆铝颗粒，避免电解液直接侵蚀铝材料，同时防止电极粉化，提高循环稳定性。

  3. 优化离子传输动力学，实现快速反应：EGaIn对活性氯铝酸根离子具有较强吸附能力，可促进界面离子均匀分布，加速铝沉积/剥离过程。

  得益于液态金属复合负极所构建的稳定界面，Al-LM-Ti电极展现出优异的电化学性能。在对称电池测试中，该复合负极在1、2和3 mA cm^?2高电流密度下分别实现超过2200、3000和1600小时的稳定循环，显著优于传统铝箔负极。其优异性能主要源于EGaIn液态金属对界面的多重调控作用：一方面，液态金属能够动态缓解循环过程中的界面形貌变化，抑制局部电场集中；另一方面，EGaIn促进活性氯铝酸根离子的均匀吸附与传输，加快铝沉积/剥离动力学，从而实现长期稳定的可逆反应。

  基于Al-LM-Ti复合负极构筑的柔性固态铝-石墨全电池进一步展现出卓越的储能性能。在1.5 A g^?1高电流密度条件下，该电池实现超过39000次超长循环，展现出优异的倍率性能和耐久性。

  除了优异的电化学性能，该柔性固态铝电池还展现出出色的安全性和机械适应能力。研究团队通过弯折、重击、切割以及燃烧等极端环境测试发现，电池结构依然保持稳定，并能够持续输出电能，充分体现了其卓越的安全性和可靠性。

  本研究首次展示了液态金属复合策略在柔性固态铝电池中的巨大潜力，为解决金属负极枝晶、腐蚀和界面失稳等共性问题提供了新的思路。未来，液态金属界面工程有望推动高安全、高性能柔性储能器件的发展，并拓展至其他金属电池体系。

图1. 用于界面工程调控的柔性 Al-LM-Ti 复合电极示意图及性能对比。

图2. Al-LM-Ti复合负极及凝胶聚合物电解质（GPEs）的制备与结构表征。

图3. Al₂₀-LM-Ti电极调控下的均匀铝沉积行为及界面反应动力学增强。

图4. 基于Al₂₀-LM-Ti负极构筑的非对称电池与对称电池的电化学性能。

图5. Al₂₀-LM-Ti/GPE-90/石墨柔性全电池的电化学性能。

图6. Al₂₀-LM-Ti/GPE-90/石墨软包电池的实用化应用展示。

  原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.74076