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新型富勒烯络合机制实现储能电池的超高可逆比容量
2023,10-12
近日，华中科技大学卢兴教授团队利用零维富勒烯C70作为阴极的可充电铝离子电池储能的新型络合机制，实现创纪录的高可逆比容量，相关成果以“Ultrahigh capacity fromcomplexation-enabled aluminum-ion batteries with C70 as the cathode”为题于2023年10月10日发表在《Advanced Materials》上。
可充电铝离子电池（RABs）由于Al（2980 m Ah/g）的高安全性，高丰度，低成本和超高重量容量，已成为锂离子电池的非常有前途的替代品。但低比容量（在125 m Ah/g时~273 m Ah/g）和循环稳定性差（<20次循环）和低放电电压（~0.55 V）等缺点限制了可充电铝离子电池的发展。
本项目研究首次展示了一种前所未有的直接络合机制，即使用富勒烯C70作为可充电铝离子电池的阴极，用于可充电铝离子电池中的能量存储。
富勒烯 C70电极在 200 m Ah/g时提供750 m Ah/g的比容量，平均放电电压为 ~ 1.65 V。Al-C70电池在200 m Ah/g下每单位质量的活性材料的能量密度为1237.5 Wh/Kg，是现有锂离子电池的能量密度的三倍以上，创下了该领域的新容量记录。这种机制与之前在其他RAB中观察到的能量存储模式形成鲜明对比。
放电时，AlCl4-离子从阴极释放，同时保持C70的完整笼子，从而使器件具有完全可逆的性能，安全性能和出色的循环稳定性。
本项研究工作所提出的新机制可实现显著的放电电压（~1.65 V）和尤其是创纪录的高可逆比容量（750 m Ah/g在200 m Ah/g时)的可充电铝离子电池。本项研究工作为实现高容量和长寿命电池提供了一条新途径。
