1. 研究目的与意义（文献综述）

随着科学技术的进步和国民经济的发展，能源问题，尤其是非可再生能源的持续消耗和传统储能系统缺陷的日益凸显，使得人类社会对于新型储能系统的需求更为迫切。因此，设计高效和成本低廉的新型储能系统，成为了当下能源领域研究的热点方向之一。作为当下研究较为成熟的储能体系，锂金属电池因锂金属高昂的价格和相对贫瘠的资源储量，以及锂金属本征的安全隐患，其未来的长久发展受到了较大质疑[1]。近年来，铝金属负极储能系统受到了科学界的广泛重视，相对锂金属负极，铝金属负极具有更高的能量密度（2980 mah/g或8040 mah/cm3）、更丰富的自然储量和更优异的安全性能，展示出了作为新型低成本储能系统负极的极大潜力。[2]

目前，国内外学术界对于铝金属电池的研究还处于起步阶段，主要研究集中在匹配正极与电解质的选择及优化上。正极方面，目前已发现的匹配正极均存在着不同程度的缺陷，如tu等人报道的石墨正极不稳定的放电平台[3]，钒氧化物系正极较低的工作电压（lt;1v）[2]，fes2[4]等正极较低的容量（lt;100mah/g）等。此外，部分正极材料较差的电化学反应可逆性，以及部分插层反应机理正极在嵌入复合阴离子alxcly和阳离子al3 时因电荷差异和较大的离子体积造成的体积膨胀和结构破坏，使得多数传统正极难以直接应用于铝金属电池中。电解质方面，当前已报道的研究中多数使用的是离子液体（il）电解质,以emic或bmic与alcl3的混合物为代表[2]。il可以提供优异的离子传输性能，但其也存在着较多的问题，如较窄的电化学窗口严重限制了电池整体的工作电压，工作中极化程度大，本征高腐蚀性限制了电池壳体材料的选择，同时高昂的价格也大幅提高了储能系统的成本[2]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容
1) 材料制备：以高纯nacl、alcl3、kcl、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐（emic）为原料，采用热处理方法制备nacl/alcl3二元，nacl/alcl3/kcl三元熔盐电解质，及离子液体电解质；将pan粉末与硒单质粉末混合烧结得到se/pan复合粉末，与导电剂super p，粘接剂聚四氟乙烯（ptfe）混合溶解制备正极浆料。

采用涂布法制备al-se电池正极。

2) 电池的装配：在惰性气体手套箱中，以制备的正极为正极，高纯金属铝为负极组装swagelok电池。

3. 研究计划与安排

第1－6周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。

明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。

确定技术方案，并完成开题报告。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] ELIA G A, MARQUARDT K, HOEPPNER K, et al. An Overview and Future Perspectives of Aluminum Batteries [J]. Adv Mater, 2016, 28(35): 7564-79.
[2] ZHANG Y, LIU S, JI Y, et al. Emerging Nonaqueous Aluminum-Ion Batteries: Challenges, Status, and Perspectives [J]. Advanced Materials, 30(38): 1706310-.
[3] RANI J V, KANAKAIAH V, DADMAL T, et al. Fluorinated Natural Graphite Cathode for Rechargeable Ionic Liquid Based Aluminum–Ion Battery [J]. Journal of The Electrochemical Society, 2013, 160(10): A1781-A4.
[4] MORI T, ORIKASA Y, NAKANISHI K, et al. Discharge/charge reaction mechanisms of FeS2 cathode material for aluminum rechargeable batteries at 55°C [J]. 2016, 313(9-14.
[5] HUANG X, LIU Y, LIU C, et al. Rechargeable aluminum–selenium batteries with high capacity [J]. Chemical Science, 2018, 9(23): 5178-82.
[6] LUO C, XU Y, ZHU Y, et al. Selenium@Mesoporous Carbon Composite with Superior Lithium and Sodium Storage Capacity [J]. ACS Nano, 2013, 7(9): 8003-10.
[7] LEE J T, KIM H, NITTA N, et al. Stabilization of selenium cathodes via in situ formation of protective solid electrolyte layer [J]. Journal of Materials Chemistry A, 2014, 2(44): 18898-905.
[8] WANG Q, JIN J, WU X, et al. A shuttle effect free lithium sulfur battery based on a hybrid electrolyte [J]. Physical Chemistry Chemical Physics, 2014, 16(39): 21225-9.
[9] LI Q, BJERRUM N J. Aluminum as anode for energy storage and conversion: a review [J]. Journal of Power Sources, 2002, 110(1): 1-10.
[10] MARASSI R, MAMANTOV G, CHAMBERS J Q. Electrochemical behavior of iodine, sulfur and selenium in AlCl3NaCl melts [J]. Inorganic and Nuclear Chemistry Letters, 1975, 11(4): 245-52.
[11] MATSUNAGA M, MORIMITSU M, HOSOKAWA K. Electrochemistry of Selenium in a Basic AlCl3#8201;‐#8201;NaCl Melt [J]. Journal of The Electrochemical Society, 1995, 142(9): 2910-3.
[12] ABDUL RAZZAQ A, YAO Y, SHAH R, et al. High-performance lithium sulfur batteries enabled by a synergy between sulfur and carbon nanotubes [J]. Energy Storage Materials, 2019, 16(194-202.
[13] LI Z, ZHANG J, LU Y, et al. A pyrolyzed polyacrylonitrile/selenium disulfide composite cathode with remarkable lithium and sodium storage performances [J]. Science Advances, 2018, 4(6): eaat1687-eaat.
[14] GUO J, WEN Z, WANG Q, et al. A conductive selenized polyacrylonitrile cathode material for re-chargeable lithium batteries with long cycle life [J]. Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3(39): 19815-21.
[15] YUAN H, YANG Y, NULI Y, et al. A conductive selenized polyacrylonitrile cathode in nucleophilic Mg2 /Li hybrid electrolytes for magnesium–selenium batteries [J]. Journal of Materials Chemistry A, 2018, 6(35): 17075-85.
[16] MOHANDAS K S, SANIL N, MATHEWS T, et al. An electrochemical investigation of the thermodynamic properties of the NaCl-AlCl3 system at subliquidus temperatures [J]. Metallurgical and Materials Transactions B, 2001, 32(4): 669-77.
[17] TU J, WANG S, LI S, et al. The Effects of Anions Behaviors on Electrochemical Properties of Al/Graphite Rechargeable Aluminum-Ion Battery via Molten AlCl3-NaCl Liquid Electrolyte [J]. Journal of The Electrochemical Society, 2017, 164(13): A3292-A302.