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港大梁耀彰Small Methods: 原位電化學重整的AlxMnO2納米球正極用于高性能MnO2/Al電池

水系鋁離子電池（AAIB）由于其高容量、高安全性和低成本而被認為是大規模儲能系統的有希望的候選者，其中MnO₂被證明是一種高性能的正極。然而，MnO₂的頻繁結構坍塌限制了這種電池的潛在商業應用。

在此，香港大學梁耀彰（Dennis Y. C. Leung）教授等人針對基于“鹽包水”（walt-in-salt）電解液的AAIB，開發了一種原位電化學重整、類似海膽的Al_xMnO₂正極。

這種新型正極由兩層組成：外層α-MnO₂納米棒涂層和內層Mn₂AlO₄納米花，分別對應于可逆的MnO₂電解和鋁離子嵌入/脫嵌反應。受益于這種結構，該正極實現了高鋁離子存儲容量和1.9 V的高放電電壓平臺。

圖1. 循環α-MnO₂和電化學重整的Al_xMnO₂納米球

因此，該鋁電池在500 mA g^-1的高電流密度下表現出285 mAh g^-1的高比容量和370 Wh kg^-1的高能量密度。在5 A g^-1的超高電流密度下，500次循環后也獲得了更高的穩定性和創紀錄的容量保持率。

這種高容量和高穩定性的Al_xMnO₂正極將為正極設計的原位電化學轉化提供借鑒，從而促進AAIBs的實際應用。

圖2. MnO₂ /Al電池的電化學性能

High-Performance MnO₂/Al Battery with In Situ Electrochemically Reformed Al_xMnO₂ Nanosphere Cathode, Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202100491

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