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北京大學(xué)，Nat. Commun.！

來源：時(shí)間：2023-09-18 15:18:38 瀏覽：1670次

第一作者：Jiashen Meng

通訊作者：龐全全

通訊單位：北京大學(xué)

DOI: 10.1038/s41467-023-39258-y

研究背景

可再充電鋁電池（RABs）具有優(yōu)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(yōu)勢，被認(rèn)為是電網(wǎng)級儲(chǔ)能器件的有力競爭者。然而，傳統(tǒng)RABs的正極大部分是基于“固-固轉(zhuǎn)化”實(shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致緩慢的擴(kuò)散/反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、巨大的體積變化以及惡劣的結(jié)構(gòu)退化等問題，嚴(yán)重阻礙了RABs的發(fā)展?；诖?，北京大學(xué)龐全全教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一類基于“液-固轉(zhuǎn)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(zhì)，使得RABs具有快速充電、長循環(huán)壽命和高安全性等特性。該工作提出的液-固轉(zhuǎn)化型氧化還原對作為電池正極的思路，為設(shè)計(jì)其他多價(jià)電池正極提供了新思路。

文章要點(diǎn)

要點(diǎn)一：作者報(bào)道了一類基于“液-固轉(zhuǎn)化”反應(yīng)機(jī)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(lián)證實(shí)了該概念。

要點(diǎn)二：區(qū)別于傳統(tǒng)RABs正極中的“固-固轉(zhuǎn)化”，這類液-固轉(zhuǎn)化型正極具有快速的擴(kuò)散/反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，從而使得RABs具有快速充電能力。

要點(diǎn)三：得益于充/放電過程中“液-固”可逆轉(zhuǎn)化行為，這種RABs正極還展示出超強(qiáng)的結(jié)構(gòu)自愈特性，從而顯著提升電池的循環(huán)壽命。

圖文展示

圖1.基于“銦”液-固轉(zhuǎn)化反應(yīng)設(shè)計(jì)的可充電鋁電池及其儲(chǔ)能機(jī)理

圖2.熔鹽電解質(zhì)中銦電化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的表征

圖3.Al|ACC/In電池的液-固轉(zhuǎn)換電化學(xué)性能研究

圖4.Al|ACC/In電池中液-固轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)制研究

圖5.基于液-固轉(zhuǎn)化的Al|ACC/InCl電池的電化學(xué)性能

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