盡管已經(jīng)提出了無陽極電池概念以追求能量密集的可充金屬電池的愿望，但雙離子電池尚未實現(xiàn)這一目標(biāo)。

德累斯頓工業(yè)大學(xué)馮新亮院士等展示了首個“無陽極”鋅-石墨電池(ZGB)，它是通過在鍍銀銅基板上進行高效的鋅沉積剝離而實現(xiàn)的。

圖1 鍍銀銅基板上的鋅沉積行為

研究發(fā)現(xiàn)，銀涂層會引導(dǎo)均勻的鋅沉積，并在很寬的電解質(zhì)濃度范圍內(nèi)不會形成枝晶或副反應(yīng)，從而能夠構(gòu)建無陽極鋅電池。此外，石墨陰極可在可逆雙（三氟甲磺?；﹣啺逢庪x子（TFSI-）插層下有效運行，并且沒有陽極腐蝕。另外，實驗顯示，在2.75 V時出現(xiàn)了一個額外的高電位TFSI-插層平臺，這有助于石墨陰極的高容量。

圖2 石墨陰極在3 m Zn(TFSI)₂/EMC中的電化學(xué)行為

因此，由于高效的Zn沉積剝離和TFSI-嵌入-脫嵌，作者構(gòu)建了無陽極Zn-石墨雙離子電池，該電池表現(xiàn)出令人印象深刻的循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)過1000次循環(huán)后容量保持率為82%。

同時，基于正極和電解質(zhì)的質(zhì)量，實現(xiàn)了79 Wh kg^-1的比能量，比傳統(tǒng)的Zn-石墨電池（<30 Wh kg^-1）高出兩倍多。考慮到“無陽極”電池配置的優(yōu)勢，如低倉儲成本、高安全性、潛在的環(huán)境組裝條件和高能量密度，需要進一步努力開發(fā)廉價但有效的基板，解決界面問題，并在新電池系統(tǒng)中實現(xiàn)“無陽極”電池概念。

圖3 無陽極ZGB的電化學(xué)性能

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