以石墨烯为电极的铝离子电池的研究

电化学储能技术是解决电动汽车和可再生能源并网发电的关键技术。以有机溶剂为电解质的锂离子电池具有能量密度优势，但存在安全隐患，锂资源有限。而水系统非锂离子电池(如钠离子、钾离子、锌离子、镁离子等)则具有安全性高、成本低的优点，在储能领域具有重要的应用前景。自2013年以来,宁波的动态锂离子电池工程实验室信息技术与工程研究所,我国科学院前瞻性地提出了研究新概念non-lithium离子电池的电池,并取得了一系列的进展新概念上的基础研究离子电池的水系统。然而，河流离子电池的循环寿命相对有限，一般小于1000倍，难以满足大规模储能的要。

由美国hongjiedai,斯坦福大学教授在2015年自然(2015、520、324)报道,激发了一种新型的铝离子电池、动力锂离子电池由宁波信息工程实验室开放石墨烯电极铝离子电池进行讨论,在这工作,科研人员选择灵活的阳极,多层石墨烯的生产金属作为阳极,铝离子液体作为电解液,超长循环寿命，高性能2v铝离子电池。结果表明，二维片状石墨阳极的厚度(层数)和横向尺度对AlCl4离子的包埋行为有重要影响。与片状石墨相比有1000层,多层石墨烯的层数是非常小(小于10层),可显著降低活化能AlCl4-离子嵌入和扩散,使电池具有超高乘数性能,所以充电和放电可能在1分钟之内完成。另一方面,多层石墨烯的电极由一个更大的规模有更好的灵活性和石墨化程度,和更宽容的重复插入和删除AlCl4-离子,然后允许电池执行循环寿命极长,几乎没有衰减能力10000年之后充电和放电周期。此外，通过一系列精细表征，研究工作进一步揭示了AlCl4-离子在二维石墨如多层石墨烯、石墨等正极数据中的插层化学机制，即插层离子诱导四阶和五阶结构变化的机制。研究工作不仅对铝离子电池中石墨正极数据的选择具有重要的指导意义，而且对开发实用的石墨烯基新型长寿命储能电池具有重要的学术价值。

上述研究工作得到了我国科学院的关键部署项目(kgzd-ew-t08-2),该计划促进青年的我国科学院(2017341),国家自然科学基金(51404233)和浙江省自然科学基金(LY15B030004)。