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新型富勒烯絡合機制實現儲能電池的超高可逆比容量
近日，華中(zhong)科技大學盧興教(jiao)授團(tuan)隊利用零維富勒烯C70作為陰極(ji)的可充電鋁(lv)離子電池儲能的新(xin)型絡合(he)機制，實(shi)現創紀錄(lu)的高可逆(ni)比(bi)容(rong)量，相(xiang)關(guan)成果(guo)以“Ultrahigh capacity fromcomplexation-enabled aluminum-ion batteries with C70 as the cathode”為題于2023年10月(yue)10日發表在(zai)《Advanced Materials》上。
可(ke)充電(dian)(dian)(dian)鋁離子電(dian)(dian)(dian)池（RABs）由于Al（2980 m Ah/g）的(de)高安全性(xing)，高豐度，低(di)成(cheng)(cheng)本和(he)超高重量容量，已成(cheng)(cheng)為(wei)鋰(li)離子電(dian)(dian)(dian)池的(de)非常有前途的(de)替代品。但(dan)低(di)比容量（在(zai)125 m Ah/g時~273 m Ah/g）和(he)循環穩定性(xing)差(cha)（<20次循環）和(he)低(di)放電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)壓（~0.55 V）等缺點(dian)限制了(le)可(ke)充電(dian)(dian)(dian)鋁離子電(dian)(dian)(dian)池的(de)發展。
本(ben)項目研(yan)究(jiu)首(shou)次展(zhan)示了一(yi)種前所未有的(de)直接絡合機制，即使用富勒(le)烯C70作為可(ke)充電(dian)鋁(lv)離子電(dian)池的(de)陰(yin)極，用于(yu)可(ke)充電(dian)鋁(lv)離子電(dian)池中的(de)能量存儲。
富勒(le)烯 C70電極在(zai) 200 m Ah/g時提供750 m Ah/g的(de)(de)(de)比(bi)容量(liang)，平均(jun)放電電壓為(wei) ~ 1.65 V。Al-C70電池在(zai)200 m Ah/g下(xia)(xia)每單(dan)位質量(liang)的(de)(de)(de)活性材料的(de)(de)(de)能量(liang)密(mi)度為(wei)1237.5 Wh/Kg，是現有(you)鋰(li)離(li)子(zi)電池的(de)(de)(de)能量(liang)密(mi)度的(de)(de)(de)三(san)倍(bei)以上，創(chuang)下(xia)(xia)了該領域(yu)的(de)(de)(de)新容量(liang)記錄。這種機制(zhi)與之前在(zai)其他RAB中觀察到的(de)(de)(de)能量(liang)存儲模式形成鮮(xian)明對比(bi)。
放(fang)電時(shi)，AlCl4-離子(zi)從陰極釋(shi)放(fang)，同時(shi)保持C70的(de)完整籠子(zi)，從而使(shi)器件具有完全可逆的(de)性能，安全性能和出(chu)色的(de)循環穩定性。
本項研究工作所提出的(de)新機制可(ke)實(shi)現(xian)顯著(zhu)的(de)放電電壓（~1.65 V）和(he)尤其是創(chuang)紀錄的(de)高(gao)可(ke)逆比(bi)容量（750 m Ah/g在(zai)200 m Ah/g時)的(de)可(ke)充電鋁離子電池。本項研究工作為實(shi)現(xian)高(gao)容量和(he)長壽(shou)命電池提供了一條(tiao)新途(tu)徑。
