Science重磅：新型高性能、安全的可充電Ni-3D Zn電池！

【前言】

盡管如今鋰離子電池已經非常普遍，但它的壽命和安全性依然充滿著挑戰性，有必要考慮是否有更合適的材料能替代。因此，新一代高性能電池所選用的材料需要具備本征的安全性，使其在運行過程中較非水系的鋰基電池更為安全。基于Zn的水系可充電電池或許可以勝任這項挑戰，但備受困擾的問題則是材料在循環過程中會形成枝晶，這對電池的性能及安全性都有很大的影響。

【成果簡介】

美國海軍研究實驗室Debra R. Rolison（通訊作者）等人將Zn制備成三維海綿，發現整塊的Zn海綿正極可在Ni-Zn堿性電池中循環上千次，而不會發生鈍化或形成大尺度的枝晶。并證實了3D形貌的Zn在三個使用領域可極大的提高Ni-Zn堿性電池的性能：（1）原電池中>90%的理論放電深度（DOD_Zn）；（2）在與鋰離子相稱的比能量下，在40% DOD_Zn達到>100次的高倍率循環；（3）快速啟動-停止運行周期需要大量能量供給的混合動力設備。相關研究成果于2017年4月28日發表在Science期刊上。

【圖文解讀】

圖一、可充電型Ni-Zn的發展潛力

圖二、Ni-3D Zn電池的循環性能

圖三、循環前后3D Zn海綿的微觀形貌分析

圖四、Ni-Zn電池在啟動-停止條件下循環的長期性能

文獻鏈接：Rechargeable nickel–3D zinc batteries: An energy-dense, safer alternative to lithium-ion（Science，2017，DOI：10.1126/science.aak9991）

本文由材料人學術組大黑天供稿，材料牛編輯整理。

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