鋁石墨烯電池以其豐富的原材料、高功率密度、超長循環(huán)壽命和優(yōu)越的安全性而備受期待。然而，目前鋁石墨烯電池的發(fā)展受到其正極容量不足的限制，因此需要開發(fā)新的工作機制。另外，在循環(huán)期間總是觀察到正極容量不規(guī)則的恒定增加，但是基于當前的理解不能解釋。在這里，我們觀察到，在使用AlCl
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3NHCl電解質下，Al-石墨烯電池在7000個循環(huán)周期下，比容量提高了60％，庫侖效率穩(wěn)定在98％。我們證明了這種不斷增長的正極容量歸因于循環(huán)過程中電容電荷存儲的增加，因為隨著周期性插層過程中石墨正極的剝落，作為電容性活性位點的表面積逐漸增大。此外，與基于1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯化物的電解質相比，在AlCl
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3NHCl中石墨烯的正極剝離更明顯，這是由于AlCl
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3NHCl中較大的嵌入劑對石墨烯層施加的應力更大。因此，在充電過程中應該會發(fā)生陽離子與AlCl
4-簇的常見嵌入。這一新提出的機制可以為鋁離子電池大容量正極在未來的設計中提供新思路。
Figure 1. （a）由鎳集流體、石墨烯織物正極和Et-1.5電解質制成的電池和（b）由石墨烯織物正極和Emi-1.5組裝而成的電池的恒電流循環(huán)。（c）和（d）是它們在不同周期下的典型恒電流曲線。
Figure 2. 在（a）0–2.5 V和（b）0–1.6 V的掃描電壓范圍內的循環(huán)伏安圖（CV）曲線
Figure 3. 在（a）120 mAh g
-1的正常狀態(tài)和（b）170 mAh g
-1的異常狀態(tài)下，Al-G電池的CV曲線。（c）（a）和（b）中對應的線性關系。（d）在（a）A和（b）B狀態(tài)下的電容（紅色）和擴散控制（藍色）貢獻。
相關研究成果于2020年由浙江大學Hao Chen和Chao Gao課題組，發(fā)表在Journal of Energy Chemistry（2020, 45, 40–44）上。原文：Capacitive charge storage enables an ultrahigh cathode capacity in aluminum-graphene battery。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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