揭示可充电 Na/Cl$_2$ 电池机理
应用物理
2023-04-04 v1
摘要
推进可充电电池的新构想是满足日益增长储能需求的重要路径。最近我们展示了可充电钠/氯(Na/Cl)(或锂/氯 Li/Cl)电池，其采用 Na(或 Li)金属负极、微孔非晶碳纳米球(aCNS)正极，以及含有溶解 AlCl 和氟化物添加剂、以亚硫酰氯(SOCl)为溶剂的电解液。电池主要氧化还原反应涉及截留在碳正极中的 NaCl 与 Cl 之间的转化，在约 3.5 V 放电电压下提供高达 1200 mAh g(基于正极质量)的可循环容量。本文中，我们通过 X 射线光电子能谱(XPS)发现，对 Na/Cl 电池充电时，正极中碳发生氯化形成 C-Cl，同时分子 Cl 渗入多孔 aCNS，这与质谱探测到的 Cl 一致。同步辐射 X 射线衍射观察到，在电池充电过程中，当碳基体被氧化/氯化并渗入 Cl 时，初始非晶 aCNS 中出现了石墨化有序结构。放电时，C-Cl、Cl 物种和石墨化有序结构可逆恢复，并伴随 NaCl 生成。结果揭示了 NaCl 与 Cl 之间的氧化还原转化、碳经过电池充放电的可逆石墨化有序/非晶化，并首次通过 XPS 探测到多孔碳中截留的 Cl。
引用
@article{arxiv.2304.00179,
title = {Shedding Light on Rechargeable Na/Cl$_2$ Battery},
author = {Guanzhou Zhu and Peng Liang and Cheng-Liang Huang and Shu-Chi Wu and Cheng-Chia Huang and Yuan-Yao Li and Shi-Kai Jiang and Wei-Hsiang Huang and Jiachen Li and Feifei Wang and Bing-Joe Hwang and Hongjie Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.00179},
year = {2023}
}
备注
30 pages, 9 figures