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A rechargeable Ca/Cl2 battery

阴极 电解质 储能 电池(电) 材料科学 阳极 电压 自放电 氧化还原 纳米技术 化学 电极 无机化学 电气工程 物理 量子力学 功率(物理) 物理化学 工程类
作者
Shitao Geng,Xiaoju Zhao,Qiuchen Xu,Bin Yuan,Yan Wang,Meng Liao,Lei Ye,Shuo Wang,Zhaofeng Ouyang,Liang Wu,Yongyang Wang,Chenyan Ma,Zhao Xiao-juan,Hao Sun
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1) 被引量:10
标识
DOI:10.1038/s41467-024-45347-3
摘要

Abstract Rechargeable calcium (Ca) metal batteries are promising candidates for sustainable energy storage due to the abundance of Ca in Earth’s crust and the advantageous theoretical capacity and voltage of these batteries. However, the development of practical Ca metal batteries has been severely hampered by the current cathode chemistries, which limit the available energy and power densities, as well as their insufficient capacity retention and low-temperature capability. Here, we describe the rechargeable Ca/Cl 2 battery based on a reversible cathode redox reaction between CaCl 2 and Cl 2 , which is enabled by the use of lithium difluoro(oxalate)borate as a key electrolyte mediator to facilitate the dissociation and distribution of Cl-based species and Ca 2+ . Our rechargeable Ca/Cl 2 battery can deliver discharge voltages of 3 V and exhibits remarkable specific capacity (1000 mAh g −1 ) and rate capability (500 mA g −1 ). In addition, the excellent capacity retention (96.5% after 30 days) and low-temperature capability (down to 0 °C) allow us to overcome the long-standing bottleneck of rechargeable Ca metal batteries.
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