冯新亮院士AM：首次展示“无阳极”锌-石墨电池！

尽管已经提出了无阳极电池概念以追求能量密集的可充金属电池的愿望，但双离子电池尚未实现这一目标。

德累斯顿工业大学冯新亮院士等展示了首个“无阳极”锌-石墨电池(ZGB)，它是通过在镀银铜基板上进行高效的锌沉积剥离而实现的。

图1 镀银铜基板上的锌沉积行为

研究发现，银涂层会引导均匀的锌沉积，并在很宽的电解质浓度范围内不会形成枝晶或副反应，从而能够构建无阳极锌电池。此外，石墨阴极可在可逆双（三氟甲磺酰基）亚胺阴离子（TFSI-）插层下有效运行，并且没有阳极腐蚀。另外，实验显示，在2.75 V时出现了一个额外的高电位TFSI-插层平台，这有助于石墨阴极的高容量。

图2 石墨阴极在3 m Zn(TFSI)₂/EMC中的电化学行为

因此，由于高效的Zn沉积剥离和TFSI-嵌入-脱嵌，作者构建了无阳极Zn-石墨双离子电池，该电池表现出令人印象深刻的循环稳定性，经过1000次循环后容量保持率为82%。

同时，基于正极和电解质的质量，实现了79 Wh kg^-1的比能量，比传统的Zn-石墨电池（<30 Wh kg^-1）高出两倍多。考虑到“无阳极”电池配置的优势，如低仓储成本、高安全性、潜在的环境组装条件和高能量密度，需要进一步努力开发廉价但有效的基板，解决界面问题，并在新电池系统中实现“无阳极”电池概念。

图3 无阳极ZGB的电化学性能

An Anode-free Zn-graphite Battery. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202201957