材料科学：デンドライト短絡に耐える高速充電アルミニウム–カルコゲン電池
Nature 608, 7924 doi: 10.1038/s41586-022-04983-9
金属負極を備えた電池は、エネルギー密度が高く、複雑さが低いため容易にリサイクルできることから魅力的であるが、デンドライトによるセル短絡の恐れがあるため、この技術の展開は行き詰まっている。今回我々は、NaCl–KCl–AlCl3からなる溶融塩電解質を用いて動作する、双方向急速充電アルミニウム–カルコゲン電池について報告する。高濃度のAlCl3を用いて調製された、これらのクロロアルミン酸塩融液には、カテネーションしたAlnCl3n+1−種、例えばAl2Cl7−、Al3Cl10−、Al4Cl13−が含まれており、これらの種は、Al–Cl–Al結合が大きなファラデー交換電流につながる迅速なAl3+脱溶媒和速度論をもたらすことで、電池の高速充電の基礎となる。この化学的性質は、さまざまな低容量化合物調製物ではなく元素状カルコゲン正極を選択した点で、また、高分極を誘発する室温イオン液体ではなく溶融塩電解質を選択した点で、他のアルミニウム電池とは区別される。我々は、アルミニウムとカルコゲンの間の多段階変換経路によって最高で200Cの急速充電が可能になり、この電池が、アルミニウムデンドライトを形成することなく、非常に速い充電速度で数百サイクルに耐えることを示す。スケーラビリティーにおいて重要なことに、アルミニウム–硫黄電池のセルレベルのコストは現在のリチウムイオン技術のものの6分の1未満と予測される。地球に豊富に存在して倫理的に産出される元素から構成され、水の沸点の少し上という適度に高い温度で動作するので、この化学的性質は、安価かつ充電可能で耐火性がありリサイクル可能な電池の全ての必要条件を併せ持っている。
