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鋅負極出現的不可控枝晶生長和副反應嚴重阻礙了鋅離子電池的商業應用。尤其是鋅金屬利用率低，往往導致能量密度低。

在此，廣東工業大學李成超教授等人通過商業鋅粉和原始石墨烯 (PG) 的混合來替代傳統的鋅箔，設計了一種更實用的無枝晶鋅負極。首先，作者利用直接液相剝離法制備了PG并將其作為多功能復合單元。由于PG片的宏觀組裝特性，在沒有任何粘結劑的情況下，只有PG才能將松散的鋅粉顆粒結合成整個電極片（表示為Zn粉/PG）。

同時，PG是基于非氧化性的溶劑剝離法所制備，其超低晶格缺陷可以增強電荷轉移，有助于改善電鍍/剝離動力學。此外，PG獨特的的六方晶格結構呈水平取向排列，可以有效誘導界面金屬鋅的水平取向沉積，避免枝晶化生長。

圖1. 使用多功能PG構建鋅粉負極的設計思路、合成過程及表征

一系列電化學表征表明，Zn粉/PG負極具有更光滑的沉積動力學和無枝晶沉積形貌。在不同電流密度下，該負極極化率低，循環壽命長，優于普通鋅箔負極。即使在5 mA cm^-2的大電流密度下，Zn粉/PG負極仍表現出極低的電壓遲滯，僅為89 mV，遠小于鋅箔負極（349 mV），且循環壽命為其12倍（360 vs 30小時）。

采用低N/P比的Zn粉/PG負極可與正極貼片，從而提高能量密度。此外，以Zn粉/PG負極為基礎的組合式Zn||MnO₂全電池的重量能密度是鋅箔負極的兩倍以上。因此，這項研究為今后實際鋅負極的設計及應用提供了參考。

圖2. 基于不同負極的Zn||MnO₂全電池的電化學性能

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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廣工大李成超EnSM: 原始石墨烯雜化提高鋅粉利用率，實現無枝晶Zn負極！

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