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自充電電池通常是指具有綜合能量轉換和存儲機制的電池。具有直接充電機制的自充電電池是比較理想的。

圖1 自充電Al-Mo₆S₈電池的電化學特征

加州大學河濱分校郭居晨、中國地質大學(北京)呂國誠等報告了具有Chevrel相硫化鉬（Mo₆S₈）正極的可充鋁（Al）電池的自充電機制。這種自充電機制不需要外部能量輸入或反應基質；因此，Al-Mo₆S₈電池是一個真正的封閉自充電系統。類似的系統以前還沒有報道過。

這種不相稱的自充電源于三個因素的獨特協同作用：1）Mo₆S₈中的Mo能夠被還原，允許陽離子的插入，伴隨四個電子的電荷轉移；2）Mo₆S₈的晶體結構有兩種不同類型的位點，可以容納多價陽離子；3）Al³⁺陽離子之間的強排斥力。

圖2 光譜和顯微鏡分析

在放電過程中，電化學過電位將Mo還原成Mo(II)，可容納4/3的Al³⁺電荷，兩個空腔共12個不同的位點使容納這些Al³⁺陽離子在空間上和動力學上是可行的，盡管是過渡性的。給予時間或允許完全Al-嵌入的Mo₆S₈放松到平衡狀態，它就會進入能量最有利的狀態，即Mo₆S₈結構中的Al陽離子較少，都在1號位點的大空腔中。

但是值得注意的是，Al-Mo₆S₈系統仍然沒有被完全理解，需要做更多的工作來找出最終自充電產品的配方和結構，并獲得自充電過程的動態的具體證據。根據這些知識，可以潛在地操縱該系統，以提供優化的自充電電池。

圖3 自充電的Al-Mo₆S₈半液流電池原型

A Self-Charging Aluminum Battery Enabled by Spontaneous Disproportionation Reaction. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202301913

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?郭居晨/呂國誠AFM：通過自發歧化反應，實現自充電鋁電池

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