王烨/黄绍专EEM: 设计先进水系锌离子电池的原理、策略和前景

水系锌离子电池（AZIBs）因其成本低、本质安全和环境友好而成为一种有吸引力的电池系统，但其应用受到来自正极、电解液和锌负极的障碍的困扰。总结优化正极、电解液和锌负极的设计原则和策略对于AZIBs的开发至关重要。

在此，郑州大学王烨教授及中南民族大学黄绍专教授等人对改进 AZIB 的设计原则和有前景的策略进行了全面分析。作者首先总结了各种反应机理，并讨论了正极、电解液和锌负极相关的现有问题以指导 AZIBs 的合理设计。

随后针对电极/电解液/隔膜优化的设计原则和策略进行了深入而全面的讨论，并分析了各种策略的优缺点，包括新出现的转换型AZIBs，如 Zn-S电池、Zn-Se电池的设计原理和策略。此外，作者详细揭示了设计策略对电化学性能的影响以及当前问题与策略之间的关系。

图1. AIZB的当前挑战和相应策略

最后，作者为设计更好的AZIBs提供了一些研究趋势和观点如下：

（1）应加强对 AZIBs 反应机理的基础研究；

（2）应考虑开发正极的新设计策略；

（3）锌枝晶是公认的限制AZIBs发展的瓶颈；

（4）具有较少活性水和较少界面的固体/凝胶电解质是未来发展的趋势，研究可能集中在选择具有新颖结构和原始官能团的聚合物；

（5）隔膜和集流体的发展对于电池性能改进也很重要。目前大部分研究还停留在实验室层面，实际装置的设计、制造和评估还很缺乏，未来应考虑更多基于工业应用的测试。

图2. 锌负极表面层保护示意图

Designing Advanced Aqueous Zinc-Ion Batteries: Principles, Strategies and Perspectives, Energy & Environmental Materials 2021. DOI: 10.1002/eem2.12265

王烨/黄绍专EEM: 设计先进水系锌离子电池的原理、策略和前景

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