浙江大学Hao Chen和Chao Gao课题组--电容电荷存储使铝石墨烯电池具有超高的正极容量
铝石墨烯电池以其丰富的原材料、高功率密度、超长循环寿命和优越的安全性而备受期待。然而，目前铝石墨烯电池的发展受到其正极容量不足的限制，因此需要开发新的工作机制。另外，在循环期间总是观察到正极容量不规则的恒定增加，但是基于当前的理解不能解释。在这里，我们观察到，在使用AlCl3/ET3NHCl电解质下，Al-石墨烯电池在7000个循环周期下，比容量提高了60％，库仑效率稳定在98％。我们证明了这种不断增长的正极容量归因于循环过程中电容电荷存储的增加，因为随着周期性插层过程中石墨正极的剥落，作为电容性活性位点的表面积逐渐增大。此外，与基于1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯化物的电解质相比，在AlCl3/ET3NHCl中石墨烯的正极剥离更明显，这是由于AlCl3/ET3NHCl中较大的嵌入剂对石墨烯层施加的应力更大。因此，在充电过程中应该会发生阳离子与AlCl4-簇的常见嵌入。这一新提出的机制可以为铝离子电池大容量正极在未来的设计中提供新思路。
Figure 1. （a）由镍集流体、石墨烯织物正极和Et-1.5电解质制成的电池和（b）由石墨烯织物正极和Emi-1.5组装而成的电池的恒电流循环。（c）和（d）是它们在不同周期下的典型恒电流曲线。
Figure 2. 在（a）0–2.5 V和（b）0–1.6 V的扫描电压范围内的循环伏安图（CV）曲线
Figure 3. 在（a）120 mAh g-1的正常状态和（b）170 mAh g-1的异常状态下，Al-G电池的CV曲线。（c）（a）和（b）中对应的线性关系。（d）在（a）A和（b）B状态下的电容（红色）和扩散控制（蓝色）贡献。
相关研究成果于2020年由浙江大学Hao Chen和Chao Gao课题组，发表在Journal of Energy Chemistry（2020, 45, 40–44）上。原文：Capacitive charge storage enables an ultrahigh cathode capacity in aluminum-graphene battery。