NCM综述|东北大学董琰峰：炭材料在柔性锌离子电池中的研究进展

近年来，随着智能可穿戴设备市场规模的不断增长，柔性储能器件的设计和开发得到了长足发展。在众多储能技术中，水系锌离子电池（ZIBs）具有低成本、本征安全等优势，有望在可穿戴设备中得到应用。然而，传统氧化物正极电导率低、充放电过程中结构稳定性差，活性物质与集流体（如不锈钢箔）界面相互作用弱，难以承受反复弯曲、折叠等苛刻条件，无法满足可穿戴器件对柔性的需求。此外，传统隔膜无规则大孔结构以及商业锌箔非平整表面易导致锌枝晶的生长，同时，锌负极表面腐蚀和析氢反应的发生，导致金属锌负极电化学性能较差（如库伦效率低、循环寿命短）。炭材料具有质轻、高导电、优异力学性能等优点，有望改善正极电化学性能，同时实现稳定的活性材料/集流体和电极/电解质界面，最终构筑柔性锌离子电池（FZIBs）。此外，柔性自支撑电极可避免导电添加剂或聚合物黏结剂的使用，进一步提升电池能量密度。

有鉴于此，东北大学董琰峰等在《新型炭材料（中英文）》(New Carbon Materials)上发表了题为“Recent advances in carbon materials for flexible zinc ion batteries”的综述文章，详细总结了炭材料（碳纳米管、炭纤维、石墨烯）在一维线状、二维平面、三维三明治构型FZIBs中的研究进展（图1），着重强调了炭材料构筑FZIBs的策略，系统归纳了炭材料在正极、锌负极和隔膜中的角色，重点强调了炭材料对FZIBs的性能增强作用。最后，简要讨论了先进炭材料在下一代柔性锌离子电池应用中的挑战和前景。

图1 图文摘要

New Carbon Materials文章信息

WU Li-sha, ZHANG Ming-hui, XU Wen, DONG Yan-feng. Recent advances in carbon materials for flexible zinc ion batteries. New Carbon Mater., 2022, 37(5): 827-851.

http://xxtcl.sxicc.ac.cn/cn/article/doi/10.1016/S1872-5805(22)60628-0

通讯作者简介

董琰峰，东北大学理学院化学系副教授。2016年6月博士毕业于大连理工大学化工学院，随后在中国科学院大连化学物理研究所从事博士后研究。2018年7月加入东北大学理学院化学系。2020年入选辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才。主要从事碳基纳米材料、二维材料的可控制备及新型电池应用基础研究。在Advanced Functional Materials、Energy Storage Materials、Science Bulletin、Nature Communications、ACS Nano、Small、Chemical Engineering Journal、Journal of Materials Chemistry A、Journal of Energy Chemistry、Carbon等期刊发表论文28篇，其中ESI高被引论文5篇，合作发表论文30余篇，SCI引用5000余次。