由于高理论能量密度、安全性和丰富的自然资源，可充电钙电池具有可持续储能解决方案的诱人特征。然而，二价钙离子和活性钙金属与正极材料和非水电解液强烈相互作用，导致电极-电解液界面的电荷转移势垒较高，从而降低了电化学性能。

基于此，德国乌尔姆亥姆霍兹研究所（HIU）Zhirong Zhao-Karger研制了一种由苯醌类聚合物正极和钙-锡（Ca-Sn）合金负极与高效的硼酸盐Ca[B(HFIP)₄]₂电解液组成的全钙电池。该全电池样机的电池电压约为1.8V，可在260 mA g⁻¹（1 C）的特定电流下至少工作5000次循环。

文章要点

1）研究人员利用电子显微镜和结晶学研究了合金电极在电化学过程中的成分和微结构特征，发现富钙合金在初期的电脱合金化过程中生成的锡在随后的合金化过程中转化为CaSn₃，并且这一新相具有可逆钙化/脱钙的能力。

2）研究表明，影响钙电池合金负极可逆性的关键因素是微观结构，而不仅仅是合金成分。此外，可以直接合成微米级的Ca-Sn合金粉末，这是一种很有前途的大规模应用方法。

使用全电池配置而不是传统的半电池配置可以为发现新的钙离子电池电极材料提供可行的选择。此外，未来在定制合金成分和探索高压正极方面的工作有望获得能量密度更高的全电池。

参考文献

Zhao-Karger, Z., Xiu, Y., Li, Z. et al. Calcium-tin alloys as anodes for rechargeable non-aqueous calcium-ion batteries at room temperature. Nat Commun 13, 3849 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-31261-z

https://doi.org/10.1038/s41467-022-31261-z