第三代鋰電池——無(wú)負(fù)極電池來(lái)了，會(huì)對(duì)鋰電行業(yè)帶來(lái)革新嗎？前一段時(shí)間，張繼光大佬在Nature Energy上發(fā)了一篇news&views（自然能源），簡(jiǎn)單的提到了這種新的無(wú)負(fù)極的電池設(shè)計(jì)方案所展現(xiàn)出的良好前景。

　　注意啊，張繼光大佬發(fā)話了，就表明了一種立場(chǎng)，或許這種idea是真的可行；而且，Dahn教授也真香了一回，在Nature Energy上發(fā)了篇大作。

在那之前，先講一下鋰電池這幾種概念的延續(xù)發(fā)展情況：

　　目前，鋰離子電池(LIBs)已成為應(yīng)用最廣泛的儲(chǔ)能系統(tǒng)之一。商用鋰離子電池通常由多個(gè)電池堆組成，而每個(gè)電池由陽(yáng)極集電體、陽(yáng)極、分離器、陰極和陰極集電體結(jié)構(gòu)組成，并浸泡在液體電解質(zhì)中。在充電過(guò)程中，從正極材料中所提取的鋰離子通過(guò)電解，浸出分離器擴(kuò)散到負(fù)極材料中。在放電過(guò)程中，這一過(guò)程是反向的。

　　目前，基于石墨的負(fù)極材料是電池行業(yè)負(fù)極材料的主要選擇。近年來(lái)，全世界都在致力于用鋰金屬陽(yáng)極取代石墨陽(yáng)極。因?yàn)殇嚱饘倬哂惺队谑?fù)極的比容量，極具研究?jī)r(jià)值。但是，鋰金屬負(fù)極深受庫(kù)倫效率較低的影響，目前經(jīng)常只能達(dá)到99%，而石墨負(fù)極可以達(dá)到99.99%。因此，鋰金屬電池通常使用過(guò)量的鋰陽(yáng)極。這不僅增加了電池的體積和成本，而且由于鋰金屬的高反應(yīng)活性，也帶來(lái)了安全問(wèn)題。

　　在初始充電過(guò)程中，鋰離子從正極中提取出來(lái)，以金屬鋰的形式電沉積到集電體(Cu)上。在隨后的放電過(guò)程中，鋰離子被從銅電流收集器中剝離出來(lái)，插入到正極中。由于在組裝好的電池或完全放電的電池的陽(yáng)極側(cè)不存在鋰金屬，因此安全隱患大大降低。

　　本來(lái)一開(kāi)始我就覺(jué)得，anode-free這種idea真的可行性不大，畢竟當(dāng)年那篇文章的確有炒概念的嫌疑，要么就是把負(fù)極給弄薄了，要么就是容量很低。但是不得不說(shuō)，還是滿能說(shuō)的，最后的確能給人一種隱隱約約的想法。但是，我去查了查，發(fā)現(xiàn)張繼光大佬在之前也做了一些工作效果的確也不錯(cuò)。

　　這是當(dāng)年那篇paper上的示意圖，b是anode-free電池的示意圖。

　　當(dāng)時(shí)所使用的兩種電解液中的沉積形貌對(duì)比，其實(shí)差異還是蠻明顯的。上面的對(duì)應(yīng)1 M LiPF 6 -EC/DMC電解液，下面的對(duì)應(yīng)4 M LiFSI-DME電解液。Dahn這次是用的是這種電池，由于沒(méi)有多余的鋰，體積被最小化了，同時(shí)能量密度被最大化了。以下為Dahn實(shí)驗(yàn)的示意圖。這次他們使用了1 M LiDFOB和0.2M LiTFSI的FEC/DEC電解液，獲得了非常好的性能。

　　所以要我來(lái)說(shuō)，這種所謂的第三代鋰電池——無(wú)負(fù)極電池，在未來(lái)的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)也僅僅只會(huì)是實(shí)驗(yàn)室中的小白鼠，被瘋狂的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但是不得不說(shuō)，這種新型的想法，的確是尤其獨(dú)到之處，值得進(jìn)行下一步的研究。但是要想投入產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的話，還是需要很長(zhǎng)一段時(shí)間的。

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