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?北大龐全全/武理麥立強Nat. Commun.：在85℃下快速充電的鋁-硫電池

熔鹽Al–S電池完全基于資源豐富的可持續材料，具有高倍率能力和適中的能量密度，有望用于大規模儲能；但其工作溫度仍然較高，阻礙了其應用。

圖1. 季堿氯鋁酸鹽熔體電解質的設計原理和結構表征

北京大學龐全全、武漢理工大學麥立強等打破慣例，提出了一種資源可持續的熔鹽Al–S電池，其運行溫度低至85?°C，同時可實現快速反應動力學和高循環穩定性。研究發現，季堿氯鋁酸鹽熔體電解質的熔點較低，約為80?°C，同時保持了快速擴散動力學和快速Al沉積/剝離。實驗分析和理論計算證實，即使在85°C的低溫下，季堿氯鋁酸鹽熔體中也存在大量的高階Al_nCl_3n+1^–團簇?，這導致低Al³⁺脫溶劑化勢壘，為電池快速充電奠定了基礎。

圖2.?季堿金屬氯鋁酸鹽熔體和離子液體電解質在85℃下的電化學評價?

團隊進一步的研究表明，具有豐富氮位點的高表面積碳框架與熔融電解質化學相容，可進一步加速硫轉化反應。結果，演示的Al–S電池在C/5的倍率下顯示出931 mAh?g^?1的高容量?、0.19?V的較小電壓滯后，具有卓越的高倍率循環穩定性（在1 C條件下可循環1400 次以上）。這項工作為可持續Al–S電池在靜態和移動儲能中的實際應用開辟了可能性，具有內在的安全性和成本效益。

圖3.?Al-S電池在85℃下的電化學性能

Rapid-charging aluminium-sulfur batteries operated at 85?°C with a quaternary molten salt electrolyte. Nature Communications 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-44691-8

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