铝离子电池是一种绿色、高效的新型二次电池，是潜在的高性能动力电池。2015年斯坦福大学的戴宏杰团队在国际上首次报道了以三维石墨烯为正极，铝片为负极的可快速充放电的铝离子电池。进一步提高铝离子电池的容量和降低充电截止电压（当充电电压高于电解液的分解电压时，充电过程中电解液会分解）等是铝离子电池当前研究的重点。

提供更多的含铝基团嵌入通道是提高基于石墨材料的铝离子电池容量的有效方法。

近日，湖南大学物理与微电子科学学院鲁兵安教授团队在提高铝离子电池容量研究方向取得进展，在国际上首次实现了铝离子电池在10000次循环后容量仍高于100 mA h g^-1。相关研究成果发表在《Advanced Materials》国际期刊上，于馨智博士和王斌博士后为共同第一作者，鲁兵安教授为通讯作者。

在鲁兵安教授的指导下，于馨智博士等以化学气相沉积结合等离子体刻蚀制备了新型石墨烯泡沫（石墨烯纳米带原位生长在多孔三维石墨烯表面），并将其作为铝电池的正极。同时通过理论计算证明了新型石墨烯泡沫能提供更多的含铝基团的嵌入通道，且嵌入时所需的能量更低，从而有效提高放电容量，降低充电截止电压。实验证明当电流密度为5000 mA g^-1，充电截止电压为2.3V时(低于电解液的分解电压)，铝离子电池的容量达到了123 mA h g^-1， 经过10000次的循环充放电后容量未出现衰减。通过对铝离子电池进行改装，原位的证明了在充放电过程中含铝基团嵌入与脱出。此外，试验发现新型铝离子电 池在20-80℃时具有稳定的放电容量，在0℃时具有接近100%的库伦效率，证明了铝离子电池具有宽的使用温度范围。

据悉，于馨智博士长期致力于三维石墨烯的制备、三维石墨烯基纳米复合材料的合成及三维石墨烯结构改造等领域的研究。该篇论文是于馨智博士在博士期间以第一作者在《Advanced Materials》上发表的第二篇论文，其第一篇论文的他引次数已超过230次。

文章链接：

Xinzhi Yu, et al, “Graphene Nanoribbons on Highly Porous 3D Graphene for High-Capacity and Ultrastable Al-Ion Batteries," Advanced Materials, 2016, DOI: 10.1002/adma.201604118

（本文信息来源：湖南大学新闻网；）

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