庞全全教授Nature子刊：溶液到固体的转化化学物质可实现超快速充电和长寿命的熔盐铝电池

2023年9月30日下午5:30 • 顶刊解读

电池中传统的固-固转换型正极存在扩散/反应动力学差、体积变化大和结构严重退化的问题，特别是可充电铝电池（RAB）。

在此，北京大学庞全全教授团队报告了一类高容量氧化还原电对，其特点是溶液到固体的转化类型，作为正极具有良好控制的溶解度，该电解质可以实现快速充电和长寿命的 RAB。

具体而言，该工作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、150°C 条件下电池的过电势仅为 35 mV。此外，电池在 20 C 倍率下经过 500 次循环后几乎没有容量衰减且可以在 50 C 下维持 100 mAh g⁻¹。

图1. 熔盐电解质中铟转化电化学的电化学表征

总之，该工作报道了在RABs中成功实现溶液到固体的转化化学且具有快速充电能力和长寿命。这种溶液到固体的反应有效地解决了传统电极固体到固体转化反应动力学缓慢的问题。基于这种具有高度可逆InCl和固体InCl₃化学反应的RAB表现出快速充电容量能力（50 C时~100 mAh g⁻¹）和稳定的循环（充电500次循环后没有容量衰减）。因其能够控制 In⁺/InCl₃ 的溶解度，因此 RAB 中使用的氯铝酸盐熔融电解质至关重要。

此外，氯铝酸盐熔融电解质在中等温度下的快速Al³⁺去溶剂化动力学对快速充电能力有显着贡献。总之，不可燃的无机熔体确保了电池的本质安全，一定程度上推动了电网规模的应用发展。

图2. 基于溶液到固体转化电化学的 Al|ACC/InCl 电池的电化学性能

A solution-to-solid conversion chemistry enables ultrafast-charging and long-lived molten salt aluminium batteries, Nature Communications 2023 DOI: 10.1038/s41467-023-39258-y

庞全全教授Nature子刊：溶液到固体的转化化学物质可实现超快速充电和长寿命的熔盐铝电池

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