本文證明在傳統(tǒng)的碳酸酯電解液（LiTFSI-EC/DEC）中，銅電極可以在3.2 V vs Li+/Li的情況下表現(xiàn)出762 mAh/g的高可逆比容量，并且循環(huán)相對(duì)穩(wěn)定。
大多數(shù)報(bào)道的非水系雙離子電池（DIBs）的正極通過嵌入反應(yīng)承載陰離子。有必要探索新的正極化學(xué)，以提高電池的能量密度。迄今為止，過渡金屬尚未被研究用于非水系DIBs，盡管它們可能在負(fù)極轉(zhuǎn)換反應(yīng)中提供高容量。
俄勒岡州立大學(xué)紀(jì)秀磊、同濟(jì)大學(xué)羅巍等證明在傳統(tǒng)的碳酸酯電解液（LiTFSI-EC/DEC）中，銅電極可以在3.2 V vs Li+/Li的情況下表現(xiàn)出762 mAh/g的高可逆比容量，并且循環(huán)相對(duì)穩(wěn)定。
表征結(jié)果表明，Cu在充電過程中直接被氧化成Cu2+；然而，放電過程中經(jīng)歷了兩個(gè)連續(xù)的步驟：Cu2+首先被還原成一價(jià)Cu+，然后進(jìn)一步還原成金屬Cu。這里采用Cu||Li DIB進(jìn)行了研究，在充電過程中，銅電極剝離為Cu2+，使電解液飽和，在電極上沉淀為Cu(TFSI)2，同時(shí)，鋰被鍍?cè)阡囏?fù)極上。在放電過程中，Cu2+被還原并沉積成Cu金屬，而鋰負(fù)極則在電解液中被剝離成鋰離子。
此外，研究顯示，銅電極的運(yùn)行是與陰離子電荷載體的轉(zhuǎn)移相聯(lián)系的?；诖?，作者采用了陰離子交換膜，以防止Cu 2+從正極電解液中穿越到負(fù)極一側(cè)。此外，作者還設(shè)計(jì)了一個(gè)非平衡電解液，其中正極電解液濃度高于負(fù)極，這解決了充電過程中出現(xiàn)的濃度過電位問題，促進(jìn)了高比容量和可逆性的提高?？傊?，這一發(fā)現(xiàn)為高能DIBs提供了一個(gè)有希望的方向。
Reversible Copper Cathode for Nonaqueous Dual-Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202212191
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