Liquid metal anode enables zinc-based flow batteries with ultrahigh areal capacity and ultralong duration

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作者
Shengnan Wang,Deshuai Yang,Pu Zhang,Yihui Guo,Xingjun Liu,Mingwen Zhao,Jiaxiong Zhu,Pei Li,Xianfeng Li,Jun Fan,Chunyi Zhi
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:11 (18): eads3919-eads3919 被引量:5
标识
DOI:10.1126/sciadv.ads3919
摘要

Zinc-based flow batteries (Zn-FBs) are promising candidates for large-scale energy storage because of their intrinsic safety and high energy density. Unlike that conventional flow batteries operate on the basis of liquid-liquid conversions, the Zn anode in Zn-FBs adopts a solid-liquid conversion reaction, presenting challenges such as dendrite formation, poor reversibility, and low areal capacity, limiting its long-duration energy storage (LDES) applications. Here, we developed a liquid metal (LM) electrode that evolves the deposition/dissolution reaction of Zn into an alloying/dealloying process within the LM, thereby achieving extraordinary areal capacity and dendrite-free Zn-FBs with outstanding cycling stability. Both Zn-I 2 and Zn-Br 2 flow batteries using LM electrodes exhibited an ultrahigh areal capacity of 640 milliampere-hours per square centimeter, corresponding to an ultralong discharge duration of ~16 hours, thus exceeding the LDES standard defined by the US Department of Energy. This study breaks the solid-liquid working mode of the Zn anode, offering an effective solution for LDES applications with Zn-FBs.
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