烏爾姆大學(xué)的Birgit Esser教授和弗賴堡大學(xué)的Ingo Krossing教授和Anna Fischer教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組，開發(fā)了一種由基于吩噻嗪的有機(jī)氧化還原聚合物制成的正極材料。該材料可專門用于鋁離子電池，具有驚人的性能。

在他們的實(shí)驗(yàn)中，使用這種材料的鋁電池存儲了每克167毫安時(shí)（mAh/g）的破紀(jì)錄容量。這種有機(jī)氧化還原聚合物的性能，優(yōu)于迄今為止一直是電池主要電極材料的石墨。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上。

在充電過程中，電極材料氧化并吸收復(fù)雜的鋁酸鹽陰離子。有機(jī)氧化還原聚合物聚（3-乙烯基-N-甲基吩噻嗪）可以在充電過程中可逆地插入兩個(gè)[AlCl4]?陰離子。研究人員使用離子液體乙基甲基咪唑鎓氯化物作為添加氯化鋁的電解質(zhì)。

研究負(fù)責(zé)人Gauthier Studer表示：“鋁電池的研究，是一個(gè)令人興奮的研究領(lǐng)域，對未來的儲能系統(tǒng)具有巨大潛力?！?/p>

Gauthier Studer補(bǔ)充說：“我們的重點(diǎn)，是開發(fā)具有高性能和可逆性能的新型有機(jī)氧化還原活性材料。通過研究聚（3-乙烯基-N-甲基吩噻嗪）在氯鋁酸鹽基離子液體中的氧化還原性能，我們首次證明了吩噻津基電極材料的可逆雙電子氧化還原過程，并取得了重大突破?！?/p>

聚（3-乙烯基-N-甲基吩噻嗪）可以在0.81和1.65伏的電勢下沉積[AlCl4]?陰離子，并提供高達(dá)167 mAh/g的比容量。相比之下，石墨作為鋁電池中的電極材料的放電容量為120mAh/g。經(jīng)過5000次充電循環(huán)后，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的電池在10 C下仍保持88%的容量，這意味著充電和放電時(shí)間為6分鐘。在較低的C率下，電池可恢復(fù)到原有的容量。

Birgit Esser教授表示:“這種電極材料具有高放電電壓和比容量，在快速C速率下具有優(yōu)異的容量保持率，代表了可充電鋁電池發(fā)展的重大進(jìn)步，從而成為先進(jìn)且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的儲能解決方案?！?/p>

鋁離子電池是傳統(tǒng)電池的潛在替代品，傳統(tǒng)電池依賴于稀有且難以回收的包括鋰在內(nèi)的材料。鋁在地殼中分布更廣，比鋰更容易回收，更安全，更便宜。然而，由于缺乏能夠儲存足夠能量的合適電極材料，鋁電池的開發(fā)仍處于早期階段。