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碳材料在水系锌离子电池负极中的应用研究进展

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在目前已开发的电化学储能器件体系中,水系锌离子电池由于运行安全、环境友好以及高理论比容量而受到广泛关注.但是,水系锌离子电池负极存在的析氢副反应、枝晶生长以及金属腐蚀等不足,阻碍了其在储能领域的进一步发展.近年,各种类型的碳材料(如碳量子点、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯以及MOF衍生碳)被广泛用于水系锌离子电池,为稳定锌负极提供了诸多策略.碳材料作为电解液添加剂,能够优先吸附在锌金属表面,诱导Zn2+沉积;作为负极界面层,碳材料涂层不仅能够避免锌金属负极与电解液直接接触,还可均匀离子流,从而阻止金属腐蚀,实现锌金属无枝晶生长;作为负极基底,碳材料框架能够均匀电流密度,诱导Zn2+成核,从而调节锌的沉积行为.本文归纳总结水系锌离子电池的基本构造、工作机理、锌金属负极存在的问题以及目前碳材料在稳定锌金属负极方面的重要研究进展,并对碳材料在水系锌离子电池领域中的应用进行展望,提出优化方案:制备柔韧性好的碳纳米材料作为锌金属界面层;通过化学调控制备梯度亲锌碳纳米材料作为负极基底;在锌负极表面构建碳复合材料界面层;丰富碳材料对锌负极的改性策略;制备杂原子掺杂碳材料作为锌负极基底.
Recent Advance on the Application of Carbon Materials for Anodes of Aqueous Zinc Ion Batteries

aqueous zinc ion batterieszinc anodecarbon materialsrecent advances

汪建华、刘馨、陈立锋

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中国科学技术大学 工程科学学院,安徽 合肥 230026

中国科学技术大学 合肥微尺度物质科学国家研究中心,安徽 合肥 230026

水系锌离子电池 锌负极 碳材料 研究进展

国家自然科学基金国家自然科学基金安徽省科技重大专项国家自然科学基金优秀青年科学基金(海外)

22075269U2230101202203a05020048GG2090007003

2023

10.12415/j.issn.1671-7872.23068

安徽工业大学学报(自然科学版)
安徽工业大学

安徽工业大学学报(自然科学版)

影响因子：0.428
ISSN：1671-7872
年,卷(期)：2023.40(3)
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