بطارية ألمنيوم-منغنيز عالية الطاقة

الملخص: جذبت بطاريات الألمنيوم الأيونية القابلة لإعادة الشحن اهتمامًا كبيرًا كنظام جديد لتخزين الطاقة، لكن تطبيقاتها لا تزال معوقة بشكل كبير بسبب مسائل حرجة مثل كثافة الطاقة المنخفضة ونقص الإلكتروليتات الممتازة. هنا، تم تصنيع بطارية الألمنيوم-منغنيز عالية الطاقة باستخدام كاثود برنيسيت MnO 2، والذي يمكن تحسينه بشكل كبير من خلال استراتيجية إضافة إلكتروليت من أيونات المنغنيز ثنائية التكافؤ (Mn 2+) مسبقًا. تظهر البطارية كثافة طاقة ملحوظة تبلغ 620 واط ساعة لكل كيلوغرام −1 (استنادًا إلى مادة برنيسيت MnO 2) واحتفاظ بالسعة فوق 320 مللي أمبير ساعة لكل جرام −1 لأكثر من 65 دورة، مما يتفوق بكثير على تلك التي لا تحتوي على إضافة مسبقة لـ Mn 2+. تم التدقيق في التفاعلات الكهروكيميائية للبطارية من خلال سلسلة من تقنيات التحليل، مما يشير إلى أن كاثود برنيسيت MnO 2 النقي يتم اختزاله أولاً كـ Mn 2+ ليذوب في الإلكتروليت عند التفريغ، ثم يتم توليد Al x Mn (1− x ) O 2 عند الشحن، مما يعمل كمواد نشطة للكاثود قابلة للعكس في الدورات التالية. توفر هذه العمل فرصًا جديدة لتطوير بطاريات الألمنيوم الأيونية القابلة لإعادة الشحن عالية الأداء ومنخفضة التكلفة للتطبيقات المستقبلية.