能量密度|科学家提高具有高面密度阴极的铝基电池的循环性能
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高耐力密度锂离子电池中的铝阳极，结构坚固如长城
锂离子电池（LIB）是便携式电子产品和电动汽车的主要电源。然而，石墨阳极的相对较低的理论容量（372mAh g -1）阻碍了LIB的能量密度的提高。因此，开发具有高容量的负极材料引起了越来越多的关注。
在各种阳极材料中，铝（Al）由于其优异的导电性，高理论容量，低放电电位，自然丰度以及特别是低成本而成为有前途的候选者。但是，通常在具有低阴极面密度（
最近，由中国科学院深圳先进技术研究所（SIAT）的唐永兵教授和张M博士领导的研究小组发表了一篇题为《合金/脱合金应力的均匀分布以提高Al的组织稳定性》的论文。 “ 高级材料上的高面密度锂离子电池中的阳极” ，这表明研究人员如何提高具有高面密度阴极的Al基电池的循环性能。
在以前的研究中，该团队开发了一种高效且低成本的新型锂离子电池配置，该配置使用铝箔的集成设计来代替常规LIB的石墨阳极和Cu集电器，而省略了常规阳极材料。因此，可以极大地减少自重和空体积，从而进一步提高该电池的能量密度。然而，当与高面密度阴极组装在一起时，这种集成阳极也存在循环稳定性的问题。
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（a）制作过程。（b）Cu-Al @ Al电极的3D结构。（c）横截面SEM图像。（d）铜铝纳米复合层来源：唐永兵
在这项工作中，研究小组发现Al阳极的开裂和粉碎可能归因于沿原始Al边界的不均匀的充电/放电反应，这导致了Al阳极的应力集中和最终破坏。然后他们发现可以通过均匀分布合金化/脱合金应力来延长Al阳极的寿命。
唐和他的合作者提出了一种无活性（Cu）和活性（Al）共沉积策略，以均匀分布合金化位置并分散体积膨胀应力，这有利于获得铝阳极（即Cu-Al @ Al）的结构稳定性。）。
由于充电/放电过程中的均匀反应和应力的均匀分布，整个电池组与7.4 mg cm-2 的高LiFePO 4阴极面密度组装在一起的Cu-Al @ Al电池在整个过程中的容量保持率约为88％ 200次循环，这是具有如此高的面密度的完整电池中Al阳极的最佳性能。
【 能量密度|科学家提高具有高面密度阴极的铝基电池的循环性能】研究表明，这种无源/有源设计为解决铝阳极问题提供了可行的方法，并为铝阳极的实际应用提供了可能性。
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