支春义AM：中性/碱性锌电池高利用率的转换型单质碲负极

锌离子电池（ZIBs）通常基于过量的金属锌负极和水系电解液，在锌侧存在严重的枝晶和放气问题，导致循环寿命短。用非锌负极代替锌金属负极是解决这些问题的一种有前景策略，但这仍然受到有限替代品的限制。

在此，香港城市大学支春义教授等人通过用硫属元素碲 (Te) 代替金属Zn开发了一种转化型Te基ZIB，该ZIB可在中性以及碱性电解液中工作。

受益于Te 在水系环境中的高电导率 (2×10² S m^-1) 和出色的稳定性，两种不同的转化过程（中性电解液中Te→ZnTe₂→ZnTe和碱性电解液中TeO₂→Te→ZnTe）提供了Te负极（分别为425 mAh g^-1和1275 mAh g^-1）的高理论容量，这已通过非原位XRD和XPS表征证实。

图1. 碱性Te/Ni(OH)₂全电池的转换机制

因此，中性Te/MnO₂和碱性Te/Ni(OH)₂电池可以输出高放电容量，分别高达106和161 mAh g^-1，且伴随着负极的高利用率（分别高达50.1%和38.9%）。由于Te负极具有适当的氧化还原电位，这彻底消除了锌枝晶和放气问题，有助于在中性和碱性电解液实现超长循环寿命（5000 次循环后容量保持率>75%）。

此外还实现了高质量能量密度: 176.3 Wh kg^-1（Te/Ni(OH)₂）和81 Wh Kg^-1（Te/MnO₂）。这项工作为设计先进的转换型负极材料以开发具有高能量密度和长循环寿命的高性能ZIBs带来了一些启发。

图2. Te负极基软包ZIBs的电化学性能

Conversion-type Non-metal Elemental Tellurium Anode with High Utilization for Mild/alkaline Zinc Batteries, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202105426

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支春义AM：中性/碱性锌电池高利用率的转换型单质碲负极

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