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课题组Angew VIP论文:超长寿命的铝离子电池可自适应重构正极
发布时间:2022-12-31

铝离子电池具有低成本、高理论容量、高安全性等优点,是一类具有应用潜力的储能器件。寻找高性能正极是发展铝离子电池的重点研究方向,有机正极材料因其环境友好、低成本、高比能、高电压平台等优势,近年来受到研究者的广泛关注。然而,有机电极的容量和稳定性被AlCl4-离子之间的静电排斥力所限制:在AlCl4-离子嵌入到有机材料的过程中,AlCl4-之间存在较大静电排斥力,这种静电斥力一方面限制了有机正极的容量,同时使得正极的分子在充放电过程中容易发生形变进而影响电极结构稳定性。


电池在循环过程中电极形貌的变化或者电极材料分子结构的演变等是一种常见的现象,是一种自发的演化过程。多数电极在充放电过程会自发发生不可逆演化,导致电极结构崩塌和活性物质失效。而有一些自构建过程,能够使电极发生有益的变化,这可能会增加反应位点,降低反应能垒或提高结构稳定性。例如吴英鹏教授课题组先前报道的硒化铋二维纳米片和铜集流体的同步电化学重构形成三维网状结构(Cell Rep. Phys. Sci. 2021, 2, 100553)以及限域弱化应力的同步演化构筑稳定电极结构(Adv. Energy Mater. 2022, 12, 2200403)。


基于此理念,湖南大学吴英鹏教授苏州大学李彦光教授等针对铝离子电池构建了一种可经自适应重构获得超长稳定性的聚噻吩正极(PT),此类正极在电池循环过程中可自发的调整分子聚合方式,使得充电时嵌入AlCl4-之间的静电排斥力减小,一方面能有更多的AlCl4-和聚噻吩结合增加正极容量,同时可提高电极的传输动力学,还能抑制因较大的静电排斥力造成的电极结构形变。聚噻吩正极最终表现出良好的电化学性能,尤其是超长的循环寿命(100,000次循环)。


原文链接:【X-MOL资讯】公众号:https://mp.weixin.qq.com/s/XB-CibLMHD-bRhPONgCNDA