锂电池开发史（1）：锂电池摆脱三重苦即将登场(4)

就负极的金属材料而言，锌（Zn）远比镉优秀。锌单位重量的电容量约是Cd的1.7倍，单位体积的电容量约是1.4倍。而且，在正极活性物质相同的情况下，锌的电池电压可以高出约0.4V。这就是干电池、氧化银电池等一次电池采用锌作为负极的原因。

但锌负极在运用于二次电池的时候，会像锂一样发生枝晶问题。图5通过模式图，展示了镉和锌的电解析出机制。使用锌作为负极时，放电生成物ZnO（氧化锌）以锌酸根离子ZnO22-的形态溶于电解液，从而生成枝晶。虽然在充电时，锌会重新析出，但此时的锌无法回到原位，会在容易析出的位置电解析出。开始析出后，以尖端部位为活性点，析出将连续进行，树枝状的电解析出物——枝晶不断生长。倘若没有这种现象，Ni-Cd即使不存在公害问题，估计也已经被Ni-Zn取而代之。

图5：充放电使负极上生成枝晶的机制

镉的放电生成物不溶于电解液，在电极上堆积，充电后重新转化为镉。锌的放电生成物溶于电解液，充电时以枝晶的形态析出。

使用锂作为负极时，放电生成物也会溶解于电解液，因此会和锌一样，出现由析出机制导致的枝晶问题。无论是锂还是锌，目前都没有防范枝晶的有效手段。因此，使用锂负极的二次电池还必须等到LIB完成之后才能登场。