摘要：水系锌离子电池(ZIBs)由于价格低、安全性好、储能性能优异等优点,在电网和可穿戴设备中具有极大的前景。然而,锌离子电池的锌金属负极并不稳定,例如,锌负极上会形成锌枝晶,同时还会发生析氢反应和其他副反应。这些不稳定的因素阻碍了ZIBs的应用。最近,纳米炭材料因其独特的结构、优异的导电性和良好的稳定性成为优化锌负极的重要材料。这篇综述系统地概述了纳米炭材料用于稳定ZIBs中锌负极的最新进展。总结了纳米炭材料稳定锌负极的4种策略,包括使用炭材料作为基底、保护涂层、电解质添加剂和隔膜改性。最后,指出了纳米炭材料在稳定锌负极方面的挑战和前景。

摘要：水系锌离子电池因具有成本低廉和安全性高等优点而被认为是极具前景的储能体系。金属锌因具备高的理论体积比容量和较低的氧化还原电位,可以直接用作水系锌离子电池负极,但金属锌负极存在自腐蚀和锌枝晶生长等问题,导致电池循环寿命缩短,严重制约了其实际应用。本工作设计了一种聚丙烯酰胺(PAM)聚合物作为锌离子电池的电解液添加剂,结果显示在2 g/L PAM添加剂电解液体系中电池表现出最优的循环性能,在5 mA/cm^(2)、1 mAh/cm^(2)时锌-锌对称电池能稳定循环2800 h,进一步的电化学测试和扫描电子显微镜表征证明PAM添加剂能够很好地抑制金属锌枝晶和减轻锌电极腐蚀。该工作为通过功能性电解质添加剂设计高性能的水系电解液添加剂提供了一种新思路。

摘要：混合离子电池综合了单一离子电池的优点,为开发高性能二次电池提供了新的见解.本文合成了一种有无定形活性碳和还原氧化石墨烯包覆的NASICON型正极材料(NVP@AC@rGO)用于钙离子的可逆脱嵌,并组装了一种与锌金属负极和水系混合电解质耦合的Ca/Zn离子混合电池.这种完美的结合不仅充分发挥了钙离子在NASICON结构中优异的扩散动力学,而且巧妙利用钙离子的低还原电位,形成静电屏蔽效应,从而抑制了锌枝晶的形成.因此,该混合电池具有超高的比容量,出色的倍率性能以及循环稳定性.这种巧妙的组合平衡了单一多价离子电池的优缺点,为设计高性能的水性多价离子电池提供了一种新的可行途径.

摘要：水系锌离子电池由于其高安全性、环境友好、低成本和高能量密度而成为大规模储能应用中最有前途的系统之一。与水系锌离子电池正极材料的大量研究相比,改善锌负极电化学性能的研究仍处于起步阶段。由于枝晶生长、自腐蚀和不可逆副产物的形成,锌负极面临循环性差和库仑效率低等挑战。为了弥补水系锌离子电池中锌负极的固有缺陷,近年来已经开发了一些有效策略,如负极和电解液之间的界面修饰、锌负极的结构设计以及电解液设计。介绍了锌负极的最新研究进展,对水系锌离子电池未来的研究和发展方向进行了展望。

摘要：锌具有原料丰富、质量轻便、金属导电性与延展性好以及理论比容量高等优势,可以作为绿色可充电电池的理想电极材料。其中,以中性或弱酸性水溶液为电解质、锌为负极的锌基水系电池具有安全性高、电池材料廉价无毒、制备工艺简单、环境友好等特点,在储能和动力电池领域具有极高的应用价值和发展前景。但电池充放电过程中伴随的锌枝晶、析氢、腐蚀、钝化等问题限制了其实际应用。本文综述了锌基水系电池负极存在的问题及当前的解决策略,并对其负极研究发展方向进行了展望。

摘要：考察了六次甲基四胺(HT)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、亚硫酸钠(Na2SO3)作为负极添加剂对密封AA型锌镍电池充放电、循环和自放电性能的影响,以及电解液用量对电池循环性能的影响。锌负极中同时加入SDBS、CTAB、Na2SO3的电池,第50次循环(1.0C恒流充放电)的放电容量为设计容量(400 mAh)的87.8%,常温存放28 d后和50℃下存放7 d后的放电容量分别为331.00 mAh和309.10 mAh,是设计容量的82.8%和77.3%。对于设计容量为400 mAh的电池,电解液的较佳用量为2.5 g。

摘要：基于锌的碱性电池例如锌镍电池、锌银电池等因锌资源丰富、比容量高而被广泛关注。但锌负极普遍存在变形、枝晶、自腐蚀、钝化等问题,降低了电极的循环寿命,影响了锌镍等电池的产业化发展。围绕解决锌负极缺陷的方法,从添加剂、材料表面改性、材料结构设计及电解液改性等方面将近年来的研究成果总结分析。

摘要：水系锌离子电池具有成本低廉、环境友好、安全、能量密度较高等特点,有望应用于大规模电化学储能装置.然而,目前使用的商业化锌箔负极相对正极活性材料大大过量,显著降低了电池的能量密度,且存在严重的穿孔和极耳脱落等问题.使用集流体负载锌作为负极可有效提高放电深度,同时避免电极穿孔失效.但是,集流体界面易产生锌枝晶与副反应,严重影响电池的循环寿命.本综述首先分析了锌枝晶与副反应的产生原因及其对锌负极电化学性能的影响,并从集流体材料成分选择与结构构建两方面总结了锌负极集流体的设计思路,包括选择亲锌性材料、设计择优取向基底与构建三维集流体结构.设计合适的集流体可有效调控锌金属的沉积与剥离行为,从而推进水系锌离子电池的实用化.

摘要：水系锌离子电池具有低成本、高安全的特点,有望应用于大规模储能.然而,锌负极的循环稳定性仍不理想,且水系电池缺少合适的亲水隔膜,这限制了水系锌离子电池的实际应用.在本文中,我们报道了一种可用于水系电池的分级多孔的聚偏二氟乙烯-双三氟甲磺酰亚胺锂(PVDF-LiTFSI)(PVDF-Li)隔膜.均匀混合的LiTFSI盐降低了PVDF的结晶性,使隔膜具有优异的机械强度,并形成分级的孔隙结构.这种LiTFSI诱导的分级多孔结构有助于实现Zn2+的快速传输和锌的均匀沉积,同时保证隔膜在水系电解液中具有优异的润湿性.这种先进的PVDF-Li隔膜能显著抑制锌枝晶的生长,提高水系锌离子电池的循环寿命.因此,使用PVDF-Li隔膜的Zn||V2O5电池的初始容量达324 mA h g-1,比传统玻璃纤维隔膜高27%,且容量保持率也得到大幅提升.该研究设计了一种功能隔膜来调控正负极反应的均匀性,这为高性能水系电池的开发提供了新的思路.

摘要：电化学可充的锌-空气电池具有能量密度高、水系电解液安全和成本低等特点,是电能高效转换和储存的重要技术方向,无论作为动力电池用于纯电动汽车等移动交通工具,还是用于新能源发电过程储能,都具有广阔发展前景。但正极存在电极结构设计和催化剂开发问题,负极存在抑制枝晶、控制析氢和提高锌循环性能等挑战,严重阻碍了锌空气电池的商业化进程。本文详细分析了锌-空气电池的关键科学问题,尤其是关于空气电极的催化剂、电极结构、锌枝晶等问题,结合电池性能进行详尽讨论。归纳现有研究后认为:开发新型电催化剂和空气电极,发展循环寿命长、成本低的锌负极制造技术与工艺,是锌空气电池所面临的亟需解决问题和未来的发展趋势。