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可充電鋁電池（RAB）技術由于鋁的高天然豐度、低材料成本、高理論容量和易于處理，已成為中型和大規模固定式儲能應用潛力巨大的候選技術。隨著具有不同電荷存儲機制的新型電極材料取得進展，有必要構建標準化的分類和評估框架，以便能夠對不同RAB化學物質的電池性能指標進行適當的比較。

在此，加拿大多倫多大學Gisele Azimi, Kok Long Ng等人總結了非水系RAB的研究進展，旨在建立一個標準化的評估框架，該框架能夠對各種RAB化學物質的電池性能指標進行適當的評估。首先，確定并概括了每種正極類型所涉及的電荷存儲機制，這可以在各種RAB系統中實現的容量、能量和功率密度進行標準化比較。

然后，討論在各種RAB系統中觀察到的差異，作者強調了準確闡明所涉及的潛在電荷存儲機制的重要性。此外，討論了各種插層正極中的離子遷移動力學及增強離子插層和遷移動力學的有效策略，從而提高電池性能。最后，作者提供了對有效策略的看法，這些策略對于闡明現有電極材料中的電荷存儲機制至關重要。

圖1. 各種RAB化學物質在活性材料水平上的電池性能指標

作者對未來RAB體系的研究提出了以下展望：

（1）應努力了解電池的化學成分，因為對電荷存儲機制的不精確/不準確評估會產生錯誤的結果，從而導致對實際電池性能的高估/低估。此外，應特別注意電池性能指標的報告和解釋，特別是在不同的電池化學和水平之間。

（2）為了闡明所涉及的反應，需要結合理論計算進行綜合表征。此外，許多正極材料中較差的Al³⁺遷移率是另一個需要研究的挑戰。

（3）RAB 過去7年的研究缺乏連貫的目標，對所采取的研究方向具有強烈的隨機性。然而，現有RAB化學性質固有的復雜性要求采用與之前的單價/多價堿金屬電池截然不同的電極設計/工程方法，從而實現高性能RAB。

圖2. 闡明現有RAB系統中復雜電荷存儲機制的研究策略

Nonaqueous rechargeable aluminum batteries, Joule 2022. DOI: 10.1016/j.joule.2021.12.003

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多倫多大學Joule: 非水系可充電鋁電池研究現狀及未來展望

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