近年來，水性鋁離子電池取得了很大的發展。現在，它的性能甚至可以與非水鋁離子電池相媲美。然而，它也表現出相對較低的能量輸出，對其實際應用的限制背后的機理還缺乏普遍的了解。因此，開發一種高性能的正極材料是非常有必要的。

近日，北京航空航天大學劉新華（通訊作者）和香港大學Dennis Y. C. Leung（通訊作者）等人在材料研究頂級期刊Adv. Energy. Mater.上發表了題為”High-Energy SWCNT Cathode for Aqueous Al-Ion Battery Boosted by Multi-Ion Intercalation Chemistry”的研究性論文。

單壁碳納米管的表征

作者研制了一種高容量單壁碳納米管(SWCNT)作為水基鋁離子電池的正極材料，即使在1000次循環后仍能提供790 mAh g^-1的超高比容量和5 A g^-1的高電流密度。

單壁碳納米管/鋁電池的電化學性能

此外，SWCNT/Al電池表現出復雜的多離子插層機理，其中AlCl₄^–、Cl^–、Al₃⁺和H⁺可以同時作用，從而提高電池的輸出功率。這種多離子插層機制結合了高壓陰離子插層和大容量陽離子插層，有利于高能鋁離子電池的發展和應用。

多離子插層化學的電化學分析

High-Energy SWCNT Cathode for Aqueous Al-Ion Battery Boosted by Multi-Ion Intercalation Chemistry(Adv. Energy Mater, 2021, DOI: 10.1002/aenm.202101514)