Science重磅：锂电终结者！新型高性能安全的可充电Ni-3D Zn电池！

烯碳资讯 · 公众号 · · 2017-04-28 15:46

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小烯导读

尽管如今锂离子电池已经非常普遍，但它的寿命和安全性依然充满着挑战性，有必要考虑是否有更合适的材料能替代。美国海军研究实验室Debra R. Rolison（通讯作者）等人将Zn制备成三维海绵，发现整块的Zn海绵正极可在Ni-Zn碱性电池中循环上千次，而不会发生钝化或形成大尺度的枝晶。相关研究成果于2017年4月28日发表在Science期刊上。

【引言】

尽管如今锂离子电池已经非常普遍，但它的寿命和安全性依然充满着挑战性，有必要考虑是否有更合适的材料能替代。因此，新一代高性能电池所选用的材料需要具备本征的安全性，使其在运行过程中较非水系的锂基电池更为安全。基于Zn的水系可充电电池或许可以胜任这项挑战，但备受困扰的问题则是材料在循环过程中会形成枝晶，这对电池的性能及安全性都有很大的影响。

【成果简介】

美国海军研究实验室Debra R. Rolison（通讯作者）等人将Zn制备成三维海绵，发现整块的Zn海绵正极可在Ni-Zn碱性电池中循环上千次，而不会发生钝化或形成大尺度的枝晶。并证实了3D形貌的Zn在三个使用领域可极大的提高Ni-Zn碱性电池的性能：（1）原电池中>90%的理论放电深度（DOD_Zn）；（2）在与锂离子相称的比能量下，在40% DOD_Zn达到>100次的高倍率循环；（3）快速启动-停止运行周期需要大量能量供给的混合动力设备。相关研究成果于2017年4月28日发表在Science期刊上。

【图文导读】

图1 可充电型Ni-Zn的发展潜力

图2 Ni-3D Zn电池的循环性能

图3 循环前后3D Zn海绵的微观形貌分析

图4 Ni-Zn电池在启动-停止条件下循环的长期性能

文献链接：Rechargeable nickel–3D zinc batteries: An energy-dense, safer alternative to lithium-ion（Science，2017，DOI10.1126/science.aak9991）本文由材料人学术组大黑天供稿，材料牛编辑整理。

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