1 研究背景 在过去的数十年里化学燃料的持续消耗，温室气体的急剧排放引起了广泛的关注，为此，人们开始寻求新的可再生的绿色能源，如风能，太阳能等。

由于这些可再生能源在时间和空间上的分布不均匀性，它们通常需要与高效的能量存储装置配套使用。

从20世纪90年代起，以石墨为负极，钴酸锂为正极的锂离子电池得到了空前的发展和应用，但同时也暴露了一些不足之处，如安全性较差，成本昂贵等。

制备锂电池所需的锂资源在地壳中资源有限，且分布不均匀，这在一定程度上制约了锂电池在智能电网和电动汽车上的大规模应用。

锂离子电池的广泛生产和使用已经导致了锂资源价格的急剧上升，从可持续发展的高度上来考虑，利用地球储量更丰富的元素发展低成本，高安全和长循环寿命的化学电源体系势在必行。

铝在地壳中的含量位居各金属之首，每年全球开采量是锂的1000多倍。

铝在能量储存和转换方面的应用很早就受到人们的重视，早在1850年Hulot就提出用铝作电池电极材料的设想 ,有趣的是以铝作为 Zn(Hg)/H2SO4/Al 电池的阴极，铝首次作为阳极应用在Al/HNO3/C 电池中是 1857 年， 据报道该电池的电动势为1.377 V，有实际意义的铝电池是20世纪50年代开始研制的Leclanche型干电池，即Al/MnO2电池，60 年代初，科学家证实了铝-空气电池技术的可行性，70 年代开始了熔盐高能二次铝电池的研究，铝电极一直没有成功地应用于电化学能源技术，是由于金属铝表面有一层保护膜，导致电极电位显著低于理论值而且电压行为明显滞后，尤其是经过长期储放或部分放电之后，这个技术问题可以通过活化铝的表面层来解决，但代价是铝电极的抗腐蚀和长期存储性能下降，这些问题限制了铝电池的早期开发应用，近年来通过开发各种新型的铝合金电极及相应的电解质添加剂，尤其是铝-空气电池的研究取得了突破性的进展，电池产品在野外便携装置、应急电源、备用电源、机动车辆和水下潜艇的驱动等方面得到了应用，此外以含氯化铝的为电解质的各种高能二次铝电池的开发研究近年来也非常活跃。

铝/空气电池放电反应方程式如下： 负极：Al → Al3 3e- 正极：O2 4H2O＋4e- → 4OH- 总反应：4Al＋3O2＋6H2O → 4Al(OH)3 电化学反应电解液可分为三种，其一是中性溶液海水，另一种是碱性溶液NaOH 溶液，第三种为酸性溶液 (H2SO4)。

基于Al传输的二次电池由于其高的电荷存储能力和可快速充放电的特性，是目前新能源电池领域中具有较大发展空间的新型二次电池体系。

从整个电池组成系统来看，正极材料作为其中的核心部件要求具有高的电化学储存能力和优越的结构稳定性。