铝离子电池由于金属铝储量丰富,理论比容量较高,以及高安全性等优势得到了很多人的关注,但是目前主要的研究方向集中在正极材料这一块,对于负极的研究较少。
在2017年已有课题组报道过金属铝作为负极的时候会有枝晶的产生,在表面平整的氧化膜之下,会有大量的针状的纳米铝枝晶的产生,这些铝枝晶具有高活性,在水和甲醇中会有大量氢泡的产生,且极易粉化,不易收集。针对于金属铝负极的枝晶、粉化以及不易回收等问题,Jiao课题组提出了用液态镓作为铝离子电池的负极,在充放电过程中负极侧发生的是镓的合金化与脱合金化,在1000个循环之后,镓仍然能够保持液态的形态并具有流动性,回收率高达99%,且将回收的镓重新注入新的电池中,依旧可以进行稳定的循环,且库伦效率接近100%。同时,研究人员还发现了临界电流密度(7mA cm-2),在这个密度以下的时候,镓都可以保持液态。
液体镓具有易与碱金属和碱土金属合金化的独特优势,为其他类型的电池开发一种无枝晶、耐腐蚀、可回收的负极提供了一条可行的途径。但是由于液体镓与电解液之间的液液界面不稳定,这种电池可能更适合于固定储能体系。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.123594
(吴俊男)