Hyper-dendritic nanoporous zinc foam anodes

2015年4月17日 NPG Asia Materials 7, e4 (2015) doi:10.1038/am.2015.32

充電池: より優れた亜鉛電池

今回開発された合成法によって、金属板電池の問題が安定性を向上する手段に変わり、より安全で安価な電池につながる可能性がある。亜鉛は、リチウムより存在量が多く、取り扱いが容易であるが、亜鉛でできた電極は、形状変化の影響を受けて、安定な充放電サイクルが妨げられる。今回、プリンストン大学(米国)のD Steingartたちは、ナノ多孔質亜鉛発泡体を従来の電流コレクターに電着させることによって、樹枝状結晶が形成されて電池が短絡するという亜鉛電極の問題を活用した。研究チームは、平衡から離れた電位に亜鉛電極を慎重に調整することで、固定観念を打ち破った。この結果、超樹枝状ネットワークを持つ亜鉛発泡体ができた。この発泡体を用いた電池では、88%の電流効率が得られ、充放電を100サイクル以上安定して繰り返すことができた。この結果は、非多孔質の亜鉛電極を用いた従来の電池より優れている。

Mylad Chamoun, Benjamin J Hertzberg, Tanya Gupta, Daniel Davies, Shoham Bhadra, Barry Van Tassell, Can Erdonmez & Daniel A Steingart

Rechargeable batteries: zinc is better
A synthetic method turns a problem with plate metal batteries into a path for greater stability and may lead to safer, cheaper batteries. Zinc is more abundant and easier to handle than lithium, but electrodes made from it suffer from shape-change effects that prevent stable cycling. Now, by electrodepositing nanoporous zinc foam onto a traditional current collector, Daniel Steingart from Princeton University in the USA and colleagues have exploited a problem with zinc electrodes — the formation of dendritic crystals that can short-circuit batteries. The team broke convention by deliberately conditioning their zinc electrodes at potentials far from equilibrium. This created a hyper-dendritic network foam that forms with 88% current efficiency and remains stable for over 100 recharge cycles — results superior to those of conventional batteries with non-porous zinc electrodes.


NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)