Materials challenges for aluminum ion based aqueous energy storage devices: Progress and prospects

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作者
Xiao Zheng,Cuiping Han,Chun‐Sing Lee,Wenjiao Yao,Chunyi Zhi,Yongbing Tang
出处
期刊:Progress in Materials Science [Elsevier BV]
卷期号:143: 101253-101253 被引量:127
标识
DOI:10.1016/j.pmatsci.2024.101253
摘要

Due to the shortage of lithium resources, current lithium-ion batteries are difficult to meet the growing demand for energy storage in the long run. Rechargeable aqueous aluminum ion (Al3+) electrochemistry has the advantages of abundant resources, high safety, environmental friendliness, and high energy/power density. It is, therefore an ideal choice for alternative energy storage devices. However, Al3+-based technology is still in the preliminary stage, and there are various challenges. In reality, its kinetics and reversibility have long been disturbed by the strong electrostatic field of Al3+ and the parasitic side reactions of aqueous electrolytes. This paper first summarizes the history of aqueous aluminum ion batteries/capacitors (AAIBs/AAICs) and analyzes the challenges faced by cathode, anode, and electrolyte. Then, the state-of-the-art research progress, design strategies, and limitations of the cathode, anode, electrolyte, and Al3+-based energy storage devices are comprehensively introduced, and their structure, performance, and reaction mechanisms are discussed. Finally, the future design of AAIBs/AAICs with long life, high reversibility, and high energy/power density has been prospected, and promising research directions are pointed out.
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