北大/武理Nat. Commun.：在85℃下快速充电的铝-硫电池

熔盐Al–S电池完全基于资源丰富的可持续材料，具有高倍率能力和适中的能量密度，有望用于大规模储能；但其工作温度仍然较高，阻碍了其应用。

图1. 季碱氯铝酸盐熔体电解质的设计原理和结构表征

北京大学庞全全、武汉理工大学麦立强等打破惯例，提出了一种资源可持续的熔盐Al–S电池，其运行温度低至85 °C，同时可实现快速反应动力学和高循环稳定性。研究发现，季碱氯铝酸盐熔体电解质的熔点较低，约为80 °C，同时保持了快速扩散动力学和快速Al沉积/剥离。实验分析和理论计算证实，即使在85°C的低温下，季碱氯铝酸盐熔体中也存在大量的高阶Al_nCl_3n+1^–团簇，这导致低Al³⁺脱溶剂化势垒，为电池快速充电奠定了基础。

图2. 季碱金属氯铝酸盐熔体和离子液体电解质在85℃下的电化学评价

团队进一步的研究表明，具有丰富氮位点的高表面积碳框架与熔融电解质化学相容，可进一步加速硫转化反应。结果，演示的Al–S电池在C/5的倍率下显示出931 mAh g⁻¹的高容量、0.19 V的较小电压滞后，具有卓越的高倍率循环稳定性（在1 C条件下可循环1400 次以上）。这项工作为可持续Al–S电池在静态和移动储能中的实际应用开辟了可能性，具有内在的安全性和成本效益。

图3. Al-S电池在85℃下的电化学性能

Rapid-charging aluminium-sulfur batteries operated at 85 °C with a quaternary molten salt electrolyte. Nature Communications 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-44691-8

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