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北京大學,Nat. Commun.!
來源: 時間:2023-09-18 15:18:38 瀏覽:1852次

第一作者:Jiashen Meng

通訊作者:龐全全

通訊單位:北京大學

DOI: 10.1038/s41467-023-39258-y


01

研究背景

可再充電鋁電池(RABs)具有優異的耐氧能力、低廉的成本和高的理論體積能量密度(8046 mAh cm-3)等優勢,被認為是電網級儲能器件的有力競爭者。然而,傳統RABs的正極大部分是基于“固-固轉化”實現能量存儲和轉化,導致緩慢的擴散/反應動力學、巨大的體積變化以及惡劣的結構退化等問題,嚴重阻礙了RABs的發展。基于此,北京大學龐全全教授團隊報道了一類基于“液-固轉化”的高容量氧化還原對作為正極,輔以不可燃的熔鹽電解質,使得RABs具有快速充電、長循環壽命和高安全性等特性。該工作提出的液-固轉化型氧化還原對作為電池正極的思路,為設計其他多價電池正極提供了新思路。


02

文章要點

要點一:作者報道了一類基于“液-固轉化”反應機制的高容量RABs正極,以高可溶性的InCl和低可溶性的InCl3作為正極氧化還原偶聯證實了該概念。

要點二:區別于傳統RABs正極中的“固-固轉化”,這類液-固轉化型正極具有快速的擴散/反應動力學,從而使得RABs具有快速充電能力。

要點三:得益于充/放電過程中“液-固”可逆轉化行為,這種RABs正極還展示出超強的結構自愈特性,從而顯著提升電池的循環壽命。


03

圖文展示

 

圖1.基于“銦”液-固轉化反應設計的可充電鋁電池及其儲能機理

 

圖2.熔鹽電解質中銦電化學轉化反應的表征

 

圖3.Al|ACC/In電池的液-固轉換電化學性能研究

 

圖4.Al|ACC/In電池中液-固轉化反應機制研究

 

圖5.基于液-固轉化的Al|ACC/InCl電池的電化學性能

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