在阳极上形成的人工固体电解质介相的优化及其在可充电水性电池中的应用

科学领域:

• 电化学 电化学 电化学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 可充电 (Al) 电池正在因其高能量密度,低成本和安全性而获得引力.
• 了解水性电解质中Al阳极的反应对于Al电池的开发至关重要.
• 现有的Al//MO细胞在阳极反应机制方面面临着挑战.

研究的目的:

• 调查人工固体电解质介相 (ASEI) 在水性电解质中的 Al 阳极上的作用.
• 为了阐明在充/放电周期期间发生在Al阳极的反应.
• 为了提高可充电Al电池的循环稳定性和性能.

主要方法:

• 在Al阳极上通过浸泡在AlCl₃/尿素离子液中形成ASEI.
• Al阳极和Al//Al_{细胞的电化学表征.MnO2细胞.}
• 在充/放电周期期间分析阳极反应.

主要成果:

• ASEI通过化离子促进Al腐蚀,而不是促进Al3+运输.
• ASEI显著提高了Al细胞的循环稳定性和活性.
• 无法逆转的氧化和气体演变被确定为主要的Al阳极反应.
• 开发了用尿素处理的Al (UTAl)//AlMnO₂细胞,其放电电压为~1.45V,容量为280 mAh/g.

结论:

• ASEI在控制水性电解质中的Al腐蚀方面发挥着至关重要的作用.
• 该研究强调了需要电解质来促进Al3+运输,以改善可充电Al电池的需求.
• 开发的UTAl//AlMnO₂细胞为进一步的机理学研究提供了一个平台.