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受該工作啟發(fā)，寧波材料所動力工程實驗室開展了以石墨烯為電極的鋁離子電池研究，近期研究工作以Large-sized few-layer graphene enables an ultrafast and long-life aluminum-ion battery 為題在線發(fā)表于《先進能源材料》（Advanced Energy Materials，DOI: 10.1002/aenm.201700034）。在該工作中，科研人員采用量產的多層石墨烯（由寧波墨西科技有限公司生產提供）為柔性正極、金屬鋁為負極、離子液體為電解液，構建出具有超長循環(huán)壽命和超高倍率性能的2 V鋁離子電池。研究發(fā)現二維片狀石墨類負極材料的厚度（層數）和橫向尺寸均對AlCl4-離子的嵌入行為有重要影響。相對于層數達千層的鱗片石墨，多層石墨烯的層數極少（10層以下），可以顯著降低AlCl4-離子嵌入和擴散的活化能，使得該電池具有超高的倍率性能，因此可在1分鐘內完成充放電。另一方面，由更大尺寸的多層石墨烯制作的電極，由于具有更好的柔韌性和石墨化度，對AlCl4-離子的重復嵌入和脫出具有更強的耐受能力，從而讓電池表現超長的循環(huán)壽命，充放電循環(huán)10000次后容量幾乎無衰減。此外，該研究工作通過一系列的精細表征還進一步揭示了AlCl4-離子在多層石墨烯、石墨等二維石墨類正極材料的插層化學機制，即插層離子誘導的四階和五階結構變化機制。該研究工作不僅對鋁離子電池中石墨類正極材料的選擇具有重要指導意義，還對于發(fā)展實用化石墨烯基新型長壽命儲能電池具有較大的學術價值。
上述研究工作得到了中科院重點部署項目、中科院青促會項目、國家自然科學基金和浙江省自然科學基金的資助。
