近日，我院先进材料与能源器件团队在铝电池储能机理研究方面取得新进展。相关工作“CMK-3 modified separator for ultra-high stability performance Cu1.8Se aluminum batteries”在线发表在国内期刊《Nano Research》 (2022，DOI:10.1007/s12274-022-4517-x)，硕士研究生李笑笑为第一作者，张文明教授和李战雨博士为共同通讯作者。
可充电铝电池（RAB）因其安全和环保优势而成为一种流行的储能装置。过渡金属氧化物、硫化物和硒化物作为RAB正极材料已成为研究热点，其中Cu1.8Se具有较高的初始放电容量，但其在循环和倍率性能方面都存在严重的容量衰减。在此项工作中，作者成功地制备了CuO、Cu1.8S和Cu1.8Se电极材料，通过有序介孔碳（CMK-3）修饰隔膜避免在电化学循环过程中硒化物溶解引起的穿梭效应，使Cu1.8Se/CMK-3@GF/C/Al表现出优异的倍率性能（0.5 A g-1时为977.83 mAh g-1）和长循环稳定性（在1.0 A g-1，500次循环后保持在478.77 mAh g-1)。此外，通过非原位XPS和密度泛函理论证实，Cu和Se元素在充电/放电过程中都会发生可逆的氧化还原反应，并证实了CumX(X=O, S, Se)的储能机理。结果表明，Cu1.8S和Cu1.8Se主要依靠AlCl4-进行储能，Al3+的嵌入/脱嵌发生在CuO材料的充放电过程中。与之前报道的RABs正极材料相比，这种电池在倍率和循环稳定性方面表现出极大的优势。
以上工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金和河北大学高层次引进人才项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1007/s12274-022-4517-x
