广工大李成超EnSM: 原始石墨烯杂化提高锌粉利用率，实现无枝晶Zn负极！

锌负极出现的不可控枝晶生长和副反应严重阻碍了锌离子电池的商业应用。尤其是锌金属利用率低，往往导致能量密度低。

在此，广东工业大学李成超教授等人通过商业锌粉和原始石墨烯 (PG) 的混合来替代传统的锌箔，设计了一种更实用的无枝晶锌负极。首先，作者利用直接液相剥离法制备了PG并将其作为多功能复合单元。由于PG片的宏观组装特性，在没有任何粘结剂的情况下，只有PG才能将松散的锌粉颗粒结合成整个电极片（表示为Zn粉/PG）。

同时，PG是基于非氧化性的溶剂剥离法所制备，其超低晶格缺陷可以增强电荷转移，有助于改善电镀/剥离动力学。此外，PG独特的的六方晶格结构呈水平取向排列，可以有效诱导界面金属锌的水平取向沉积，避免枝晶化生长。

图1. 使用多功能PG构建锌粉负极的设计思路、合成过程及表征

一系列电化学表征表明，Zn粉/PG负极具有更光滑的沉积动力学和无枝晶沉积形貌。在不同电流密度下，该负极极化率低，循环寿命长，优于普通锌箔负极。即使在5 mA cm^-2的大电流密度下，Zn粉/PG负极仍表现出极低的电压迟滞，仅为89 mV，远小于锌箔负极（349 mV），且循环寿命为其12倍（360 vs 30小时）。

采用低N/P比的Zn粉/PG负极可与正极贴片，从而提高能量密度。此外，以Zn粉/PG负极为基础的组合式Zn||MnO₂全电池的重量能密度是锌箔负极的两倍以上。因此，这项研究为今后实际锌负极的设计及应用提供了参考。

图2. 基于不同负极的Zn||MnO₂全电池的电化学性能

Enable Commercial Zinc Powders for Dendrite-free Zinc anode with Improved Utilization Rate by Pristine Graphene Hybridization, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.12.007

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广工大李成超EnSM: 原始石墨烯杂化提高锌粉利用率，实现无枝晶Zn负极！

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