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牛志强课题组Angew:聚苯胺活性位点工程助力铝电池储存AlCl2+
2020-11-18  

来源:能源谷


AlCl4-离子由于其离子尺寸太大因而在传统铝离子电池正极材料中的可逆脱嵌十分困难。因此,实现其他含Al离子在电极材料中的快速高效嵌入脱出对于构建新型可充铝电池十分重要。

有鉴于此,南开大学牛志强教授团队制备了聚苯胺/单壁碳纳米管复合薄膜并在其中对聚苯胺进行质子化从而实现了小尺寸的AlCl2+离子在其中的可逆脱嵌。


本文要点:

1) 研究人员利用-N=官能团向-NH+-官能团的转化实现了聚苯胺的质子化。高度质子化的聚苯胺和单壁碳纳米管网络集成在一起构筑了自支撑的PANI(H+)/SWCNT复合薄膜。质子化的聚苯胺不仅能够提供更多的活性位点,而且有助于复合薄膜电子电导率的提高。


2) 研究人员发现,质子化的聚苯胺中能够实现高度可逆的AlCl2+的嵌入与脱出。因此,Al/ PANI(H+)电池在1A/g的电流密度下能够实现大约200mAh/g的高放电比容量。这个容量值是未经质子化聚苯胺材料的两倍。而且,PANI(H+)/SWCNT自支撑电极的循环稳定性十分优异,8000周的长期循环过程中平均每周容量衰减仅为0.003%且库伦效率高达100%。


3) 此外,自支撑PANI(H+)/SWCNT薄膜电极优异的机械性能使其能够在柔性可充铝电池中发挥作用。研究人员利用这种电极构建了新型柔性电缆型的可充铝电池。该电池在各种不同弯曲条件下都表现出优异的电化学性能。


该工作为导电聚合物在可充电池正极材料中的应用开辟了一条新的道路。

Shuai Wang et al, Engineering Active Sites of Polyaniline for AlCl2+ Storage in Aluminum Battery, Angewandte Chemie International Edition, 2020
DOI: 10.1002/anie.202002132

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