索鎏敏Sci. Adv.: 用于铝离子电池的非晶富阴离子多硫化钛

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索鎏敏Sci. Adv.: 用于铝离子电池的非晶富阴离子多硫化钛
Al3+与密堆积晶体结构之间的强静电相互作用，以及传统阳离子氧化还原正极的单电子转移能力，对高性能可充电铝电池 (RAB) 的发展提出了挑战。
索鎏敏Sci. Adv.: 用于铝离子电池的非晶富阴离子多硫化钛
在此，中科院物理研究所索鎏敏研究员等人提出了一种结合非晶化和阴离子富集的新策略来探索高容量铝离子正极，它打破了固定晶格间距的限制，引入了大量的缺陷，并增加了阴离子氧化还原中心的数量。
作者使用 AlCl3-1-乙基-3-甲基-咪唑鎓氯化物离子液体电解质和金属铝负极，研究了一系列无定形富含阴离子的多硫化钛 (AATP) 作为RAB中的正极。与晶体材料相比，非晶态和富硫策略都可以显著提高电化学性能。
索鎏敏Sci. Adv.: 用于铝离子电池的非晶富阴离子多硫化钛
图1. AATPs在RABs中的电化学性能
在AATPs中，非晶态富硫TiS4更为突出，可逆容量高达206 mAh/g，可循环1000次以上。实验和理论研究进一步表明，TiS4正极主要进行阴离子氧化还原反应并实现局部多电子转移。
同时，在循环过程中保持了非晶态结构。作者相信这种非晶态且富含负离子的策略可以为高能多价离子电池提供更多的可能性。
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图2. DFT-MD模拟
Amorphous anion-rich titanium polysulfides for aluminum-ion batteries, Science Advances 2021. DOI: 10.1126/sciadv.abg6314

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