由于高能量密度和高比功率，鋰離子電池是目前使用最普遍的電池。雖然如此，鋰離子電池仍然存在一系列問題：壽命、安全性以及鋰資源不易得。
水溶性Zn基可充電電池本征安全性更高，資源更易得，而且二電子氧化還原以及較低極化率賦予其高的理論比容量和比功率，似乎是一個不錯的替代鋰離子電池和鉛酸電池的技術。
問題在于：水溶性Zn基可充電電池循環過程中容易形成枝晶。
有鑒于此，Parker等人報道了一種可有效控制枝晶的Ni-3D Zn可充電電池，性能可與鋰離子電池媲美。
圖1. Ni-3D Zn電池充放電循環示意圖
研究人員將Zn電極設計成一種整體的無周期性的多孔海綿狀構筑，即便是在深度放電時，其內核導電金屬Zn仍然存在。當Zn負極形成三維海綿狀時，可與Ni組裝成深度放電的一次性電池，也可組裝成可充電的二次電池。
圖2. 3D 海綿狀Zn電極
這種3D海綿形貌在以下3個方面提升了Ni-Zn電池性能：
1）在一次性電池中，完成了>90%的理論放電深度。
2）在和鋰離子比能量相當的情況下，可實現在40%的理論放電深度下高速循環100次（~10mA cm–2）。
3）滿足微混合汽車5萬次啟停需求。
圖3. Ni–3D Zn電池完成5萬次汽車啟停
表1. Ni-3D Zn電池對比其他電池在電動汽車上的應用參數
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Joseph F. Parker, Debra R. Rolison etal. Rechargeable nickel–3D zinc batteries: An energy-dense, safer alternativeto lithium-ion. Science 2017, 356, 415-418.
http://science.sciencemag.org/content/356/6336/415.full
