使用 AlCl3-尿素离子液体类似物电解质的高效铝离子电池
化学物理
2022-06-08 v1
摘要
近年来，可再生能源利用方面的显著进展导致了对互补储能技术的迫切需求。本文开发了一种高库仑效率（约 99.7%）的铝电池，其使用储量丰富的铝作为负极，石墨作为正极，以及由 AlCl3 和尿素以 1.3 : 1 摩尔比混合制成的廉价离子液体类似物电解质。该电池在 1.9 V 和 1.5 V 附近显示放电电压平台（平均放电电压 = 1.73 V），并在 100 mA g-1 的电流密度下（约 1.4 C）产生约 73 mAh g-1 的正极比容量。在一系列充放电倍率下表现出高库仑效率，且在约 150-200 次循环中稳定性良好。原位拉曼光谱清楚地表明，在充放电过程中，正极侧的石墨发生了氯铝酸根阴离子的嵌入/脱嵌，并表明在完全充电时形成了二阶石墨插层化合物。拉曼光谱和核磁共振表明，当 AlCl3 过量时，尿素/AlCl3 电解质中存在 AlCl4-、Al2Cl7- 阴离子和 [AlCl2. (urea)n]+ 阳离子。因此，铝沉积通过两条途径进行，一条涉及 Al2Cl7- 阴离子，另一条涉及 [AlCl2.(urea)n]+ 阳离子。该电池有望成为未来高性能、低成本的储能装置。
引用
@article{arxiv.1611.09951,
title = {A High Efficiency Aluminum-Ion Battery Using an AlCl3-Urea Ionic Liquid Analogue Electrolyte},
author = {Michael Angell and Chun-Jern Pan and Youmin Rong and Chunze Yuan and Meng-Chang Lin and BingJoe Hwang and Hongjie Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:1611.09951},
year = {2022}
}