电池中传统的固-固转换型阴极存在扩散/反应动力学差、体积变化大和结构严重退化的问题,特别是对于可充电铝电池(RAB)而言。
在这里,北京大学Quanquan Pang报道了一类高容量氧化还原电对,其特征是溶液到固体的转化化学,具有良好控制的溶解度作为阴极(通过使用熔盐电解质独特地允许),从而实现快速充电和长寿命的 RAB。
文章要点
1)作为概念验证,展示了一种高度可逆的氧化还原电对——高溶解度的 InCl 和微溶的 InCl3——它表现出约 327 mAh g−1 的高容量,在 1 C 倍率下电池过电势可忽略不计,仅为 35 mV和150°C。
2)该电池在 20 C 充电速率下经过 500 次循环后几乎没有容量衰减,并且可以在 50 C 下维持 100 mAh g−1。充电开始时溶液相的快速氧化动力学使电池具有超快充电能力,而通过在放电结束时重新形成溶液相进行结构自修复,赋予了长期循环稳定性。
这种溶液到固体的机制将释放更多的多价电池阴极,这些阴极在成本上很有吸引力,但受到反应动力学差和循环寿命短的困扰。
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Meng, J., Yao, X., Hong, X. et al. A solution-to-solid conversion chemistry enables ultrafast-charging and long-lived molten salt aluminium batteries. Nat Commun 14, 3909 (2023).
DOI:10.1038/s41467-023-39258-y
https://doi.org/10.1038/s41467-023-39258-y