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水系鋅離子電池（ZIBs）在安全和大規(guī)模儲能應(yīng)用方面具有巨大潛力。然而，較差的能量密度和使用壽命嚴重阻礙了ZIBs的實際應(yīng)用。幸運的是，具有高導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性和可調(diào)表面化學(xué)的碳納米材料顯示出解決ZIB中提到的挑戰(zhàn)的巨大希望。

在此，東北大學(xué)董琰峰副教授等人總結(jié)了傳統(tǒng)ZIBs的主要挑戰(zhàn)，然后詳細展示了 ZIBs正負極碳納米材料的最新進展，其中突出了具有獨特性能的碳納米材料的關(guān)鍵作用，如導(dǎo)電基材、導(dǎo)電基質(zhì)、封裝層、正極的集流體，以及負極的鋅主體材料和保護層。

最重要的是，其中特別強調(diào)了碳基電極的合成策略以及碳納米材料和電極材料的協(xié)同效應(yīng)。最后，簡要討論了用于高性能 ZIB 的碳納米材料的幾個挑戰(zhàn)和前景。

圖1. 用于水系ZIBs的碳納米材料的主要進展

ZIBs中碳納米材料的挑戰(zhàn)和前景包括：（a）具有理想結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)的碳納米材料的可控合成，（b）先進的原位表征，（c）無枝晶鋅負極用碳納米材料/鋅和碳納米材料/隔膜界面相容性的實現(xiàn)，（d）大規(guī)模儲能，以及（e）柔性和可穿戴電子設(shè)備。

圖2. ZIBs中碳納米材料的挑戰(zhàn)和前景

Recent progress of carbon nanomaterials for high-performance cathodes and anodes in aqueous zinc ion batteries, Energy Storage Materials. 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.004

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東北大學(xué)EnSM: 水系鋅離子電池高性能正負極用碳納米材料的研究進展

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