铝离子电池被视为使用稀有且难以回收的原材料(如锂)的传统电池的有前途的替代品。这是因为铝是地壳中最常见的元素之一，更容易回收，而且比锂更安全、更便宜。然而，这种铝离子电池的开发仍处于起步阶段，因为仍然缺乏提供足够存储容量的合适电极材料。

以GauthierStuder为首，乌尔姆大学BirgitEsser教授和IngoKrossing教授以及弗莱堡大学AnnaFischer教授领导的研究团队现已开发出一种正极材料，该材料由基于吩噻嗪的有机氧化还原聚合物。在实验中，使用这种电极材料的铝电池存储了以前未达到的每克167毫安时(mAh/g)的容量。因此，有机氧化还原聚合物的容量超过了石墨，石墨目前主要用作电池的电极材料。结果发表在《能源与环境科学》杂志上。

电极材料插入复杂的铝阴离子

电极材料在电池充电期间被氧化，从而吸收复杂的铝酸根阴离子。通过这种方式，有机氧化还原聚合物聚(3-乙烯基-N-甲基吩噻嗪)设法在充电过程中可逆地插入两个[AlCl4]-阴离子。研究人员使用离子液体乙基甲基咪唑氯化物作为添加了氯化铝的电解质。

“铝电池的研究是一个令人兴奋的研究领域，对未来的储能系统具有巨大的潜力，”GauthierStuder说。“我们的重点在于开发具有高性能和可逆特性的新型有机氧化还原活性材料。通过研究聚(3-乙烯基-N-甲基吩噻嗪)在氯铝酸盐基离子液体中的氧化还原特性，我们取得了重大突破首次展示了基于吩噻嗪的电极材料的可逆双电子氧化还原过程。”

聚(3-乙烯基-N-甲基吩噻嗪)在0.81和1.65伏特的电势下沉积[AlCl4]-阴离子，并提供高达167mAh/g的比容量。相比之下，铝电池中作为电极材料的石墨的放电容量为120mAh/g。经过5,000次充电循环后，研究团队展示的电池在10C，即以6分钟的充放电速率下仍有88%的容量。在较低的C速率下，即较长的充电和放电时间，电池会恢复到其原始容量不变。

BirgitEsser说：“凭借其高放电电压和比容量，以及在快速C倍率下出色的容量保持能力，这种电极材料代表了可充电铝电池以及先进且经济实惠的储能解决方案发展的重大进步。”.

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