三角形分子指控铝电池

科学家们设计了一个三角形的分子使第一可充电电池铝阳离子,得到更近一步廉价和强大的电池比锂离子电池系统。¹

电池,可以充电数千倍——是第一个复杂铝阳离子上运行。这在现有的铝离子系统解决了一个难题:他们处理复杂阴离子和消费大量的电解质。

今天,许多便携式设备是由锂电池供电。尽管他们的受欢迎程度,这种电池仍然昂贵,可能存在安全问题。设备是一个不错的选择,因为铝元素——这种电池的阳极材料第三个最丰富的地壳。它不仅便宜而且还不如锂反应,这使得它更安全。

每个铝原子可以释放三个电子放电,使铝电池的潜在能量密度高。但阿尔^{3 +}离子可以与电解质和阴极,减少电池的寿命。2015年,研究人员开发了一种新的电池,而不是商店(AlCl chloroaluminate离子₄^{- - - - - -})。²然而,大量的电解质需要维持供应氯离子和电池操作,因此找到一个主机电极,容纳所有这些离子仍然是一个挑战。

研究人员使用张成泽钟旭崔首尔国立大学、韩国、和诺贝尔奖得主弗雷泽·斯图达特美国西北大学已经开发出一种可以储存AlCl的阴极₂⁺离子代替AlCl₄^{- - - - - -}。这意味着只有两个氯离子/铝离子是必需的,这使得这电池electrolyte-demanding少。这是第一次电池铝上运行复杂的阳离子,崔解释道。

崔和他的同事合成redox-active三角phenanthrenequinone-based macrocycle和用它来构建电极。”(macrocycle)保持一个稳定的分层的上层建筑的插入和提取复杂铝离子,”说董军金,新南威尔士大学,澳大利亚,他也从事电池。

材料在二电极电池使用一个测试imidazolium氯电解质和铝阳极。新阴极显示110 mah / g的可逆容量电流0.1 a / g,几乎60%的容量保持在5000年后的充放电循环。

丰富的元素和演示的使用成千上万的周期表明,适合大规模储能系统有一些属性,”说Aurbach Doron以色列巴伊兰大学的electrochemist,。“我的担忧:基于离子液体电解液的解决方案,这通常是昂贵的。

严么工作发展的能源材料休斯顿大学的,我们说,新的研究结果是一个正确方向的一步。“这项工作从AlCl标志着一个重要转变₄^{- - - - - -}为间变性大细胞淋巴瘤引起₂⁺存储模式,一半对一个真正的铝离子电池的地方^{3 +}阴极和阳极之间流动,”他说。

获得阴极具有更好的特性,科学家混合macrocycle石墨片。”因此,固有的缺点有机分子作为电极材料,如低的电子电导率和有限的加载,可以很大程度上克服,”崔说。

虽然结果是有前途的,研究人员说还为时过早,比较他们的系统和锂离子技术。我们的铝离子电池研究,”金说。“我们的结果显示有前途的电池性能,但我们需要提高更多的方方面面,包括特定的能力和区域装船重量。

姚表示赞同:“aluminium-organic电池比锂离子电池仍处于初级阶段。“hybrid-ion装置,其特定的能源仍受限于所需的电解质在操作过程中,”他继续说。当前的成本和可用性收藏家和其他细胞组件应考虑,这样成本低和大量的铝可以转化为实际设备。”