DOI: 10.1021/acsaem.0c00132
非水性鋁離子電池是一種有趣的新興儲能技術，與現有的電網儲能解決方案相比具有諸多優勢。碳質和石墨材料由于其低成本和優良的倍率性能，在該系統中是一種很有吸引力的正極材料。然而，在第一個循環中，庫侖效率低的現象在某些類型的碳中是一個已知的問題，其原因尚不完全清楚。在這項工作中，研究者提出這樣的過程是由固體電解質中間相的形成引起的，類似于鋰離子電池中的石墨負極。使用電紡納米碳纖維作為可調結晶度的模型材料，發現這種現象的產生與正極材料表面缺陷的存在有關，并通過高比表面積進一步放大。粘合劑聚合物的簡單使用通過屏蔽表面缺陷使其不與電解質直接接觸，有助于減輕該問題。
圖1：（a）相對于使用熱解石墨紙構建的Swagelok型電池的第一個循環（50 mA g-1）的恒電流曲線。（b）相同恒電流充放電試驗的比容量和庫侖效率。
圖2：兩個CNF樣品的結構表征：（a，b）在沒有任何催化劑（a）和添加乙酸鈷（b）的情況下制備的樣品的SEM顯微照片；（c）制備的兩個CNF樣品的X射線衍射圖和（d）拉曼光譜。
圖3：使用兩個CNF樣品作為正極構建的Swagelok型電池的電化學性能：（a）循環伏安圖（第三個循環，10 mV s-1），以及（b，c）典型的恒電流充放電曲線（第十個循環）。
圖4：（a）使用CNF（非催化）作為正極并增加電壓上限而制造的Swagelok型電池的恒電流充放電曲線（第五個循環，100 mA g-1）。（b）相對于相同的恒電流充放電試驗，前五個循環的比容量。
圖5：原始CNF（非催化）樣品的最突出光譜區域的去卷積XPS窄掃描：C 1s（a）、O 1s（b）和N 1s（c）。
圖6：恒電流充電步驟（100 mA g-1約10小時）后的CNF（未催化）的碳（b）、鋁（c）和氯（d）的SEM顯微圖（a）和EDXS元素圖。
圖7：（a）恒電流充電步驟（100 mA g-1約10小時）后，單個CNF（未催化）的STEM顯微照片。觀察到約5nm厚的層。（b）碳EDXS元素圖，表明SEI層中幾乎沒有碳。（c）鋁EDXS元素圖。
圖8：恒電流充電步驟（100 mA g-1約10小時）后，CNF樣品（未催化）的選定光譜區域的去卷積XPS窄掃描：C 1s（a）、O 1s（b）、N 1s（c）、Al 2p（d）和Cl 2p（e）。
圖9：使用涂覆或未涂覆PVDF的碳質正極制成的Swagelok型電池的電化學性能之間的比較：（a）CNFs的恒電流充放電曲線（第十個循環，100 mA g-1），（b）CNFs的循環伏安曲線（第三周期，10 mV s-1），以及（c）比較未涂覆PVGP和涂覆PVDF的PGP之間的第一個恒電流充放電循環（50 mA g-1）。
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