Construction of double reaction zones for long-life quasi-solid aluminum-ion batteries by realizing maximum electron transfer

材料科学 电子 离子 电子转移 传输(计算) 纳米技术 原子物理学 工程物理 化学物理 计算机科学 物理 冶金 化学 核物理学 物理化学 并行计算 量子力学
作者
Zhijing Yu,Wei Wang,Yong Zhu,Wei‐Li Song,Zheng Huang,Zhe Wang,Shuqiang Jiao
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1) 被引量:15
标识
DOI:10.1038/s41467-023-41361-z
摘要

Abstract Achieving high energy density and long cycling life simultaneously remains the most critical challenge for aluminum-ion batteries (AIBs), especially for high-capacity conversion-type positive electrodes suffering from shuttle effect in strongly acidic electrolytes. Herein, we develop a layered quasi-solid AIBs system with double reaction zones (DRZs, Zone 1 and Zone 2) to address such issues. Zone 1 is designed to accelerate reaction kinetics by improving wetting ability of quasi-solid electrolyte to active materials. A composite three-dimensional conductive framework (Zone 2) interwoven by gel network for ion conduction and carbon nanotube network as electronic conductor, can fix the active materials dissolved from Zone 1 to allow for continuing electrochemical reactions. Therefore, a maximum electron transfer is realized for the conversion-type mateials in DRZs, and an ultrahigh capacity (400 mAh g −1 ) and an ultralong cycling life (4000 cycles) are achieved. Such strategy provides a new perspective for constructing high-energy-density and long-life AIBs.
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