斯坦福大學戴宏杰課題組在Nature上發(fā)表研究成果，開發(fā)出具有超快可逆充放電能力的鋁離子電池體系。

鋁成本低，可燃性低，且具有高電荷存儲能力和三電荷氧化還原能力，因此一直是用作電池頗具吸引力的材料。在過去幾十年，研究人員致力于研發(fā)商業(yè)可行的鋁離子電池，卻一直以失敗告終。其中面臨的一系列重要挑戰(zhàn)包括正極嵌入性差、放電電壓低、無放電電壓平臺、循環(huán)壽命短（不足100周）、容量衰減快（100周循環(huán)后容量僅26-85%）等。因此，尋找在經歷了反復充放電后仍能夠產生足夠電壓的材料是實現鋁離子電池突破的重要途徑。

戴宏杰課題組開發(fā)的這款鋁離子電池以鋁箔做負極，以AlCl₃/[EMI_m]Cl離子液體為電解液，以泡沫石墨和熱解石墨分別作為正極材料，并對其性能進行了對比。該電池以AlCl₄^-作為導電離子，在2.25~2.0V和1.9~1.5V附近分別出現放電電壓平臺，放電容量接近70mAhg^-1，能量密度在40Whkg^-1左右（接近鉛酸電池），功率密度可以達到3000Wkg^-1（接近超級電容器）。

4Al₂Cl₇^—+3e^—＝Al+7AlCl₄^—

C_n+ AlCl₄^—＝C_n[AlCl₄]+ e^—

首次開發(fā)出經歷上千次循環(huán)后仍保持穩(wěn)定性的超快鋁離子電池

與熱解石墨正極體系相比，以泡沫石墨為正極的鋁離子電池體系可以實現5000mAg^-1（75C）的快速充放電，是前者的75倍。該電池體系在經歷7500個循環(huán)后容量保持率仍然接近100%。

該電池體系還能夠同時實現快速充電（充電速率5000mAg^-1，約1分鐘）和緩慢放電（放電速率100 mAg^-1，約34分鐘），同時將容量保持在較高水平上（~60 mAhg^-1）。此外，由于采用離子液體作為電解液，進一步降低了體系中的水含量，從而抑制了金屬鋁與水的副反應，因此電池的庫倫效率大幅提高到97±2.3%。

電池可折疊可彎曲，安全性大幅提高