​郭居晨/吕国诚AFM：通过自发歧化反应，实现自充电铝电池

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​郭居晨/吕国诚AFM：通过自发歧化反应，实现自充电铝电池
自充电电池通常是指具有综合能量转换和存储机制的电池。具有直接充电机制的自充电电池是比较理想的。
​郭居晨/吕国诚AFM：通过自发歧化反应，实现自充电铝电池
图1 自充电Al-Mo6S8电池的电化学特征
加州大学河滨分校郭居晨、中国地质大学(北京)吕国诚等报告了具有Chevrel相硫化钼（Mo6S8）正极的可充铝（Al）电池的自充电机制。这种自充电机制不需要外部能量输入或反应基质；因此，Al-Mo6S8电池是一个真正的封闭自充电系统。类似的系统以前还没有报道过。
这种不相称的自充电源于三个因素的独特协同作用：1）Mo6S8中的Mo能够被还原，允许阳离子的插入，伴随四个电子的电荷转移；2）Mo6S8的晶体结构有两种不同类型的位点，可以容纳多价阳离子；3）Al3+阳离子之间的强排斥力。
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图2 光谱和显微镜分析
在放电过程中，电化学过电位将Mo还原成Mo(II)，可容纳4/3的Al3+电荷，两个空腔共12个不同的位点使容纳这些Al3+阳离子在空间上和动力学上是可行的，尽管是过渡性的。给予时间或允许完全Al-嵌入的Mo6S8放松到平衡状态，它就会进入能量最有利的状态，即Mo6S8结构中的Al阳离子较少，都在1号位点的大空腔中。
但是值得注意的是，Al-Mo6S8系统仍然没有被完全理解，需要做更多的工作来找出最终自充电产品的配方和结构，并获得自充电过程的动态的具体证据。根据这些知识，可以潜在地操纵该系统，以提供优化的自充电电池。
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图3 自充电的Al-Mo6S8半液流电池原型
A Self-Charging Aluminum Battery Enabled by Spontaneous Disproportionation Reaction. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202301913

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