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黃維院士團隊Small Methods：柔性鋅空氣電池電極和電解質(zhì)的最新進展

柔性鋅空氣電池（ZABs）由于具有高能量密度、穩(wěn)定性和安全性等優(yōu)點而備受關(guān)注，并在可穿戴設(shè)備中顯示出潛在的應(yīng)用前景。然而，由于缺乏高活性氧催化劑、高離子導(dǎo)電性固體電解質(zhì)、合適的鋅負極和先進的電池配置，其實際應(yīng)用受到很大限制。

在此，西北工業(yè)大學(xué)黃維院士、韓云虎教授及姚傳好教授等人總結(jié)了柔性ZABs 的最新進展。首先對兩類正極進行了綜述和強調(diào)，根據(jù)正極的組裝策略，氧催化劑可分為兩類：

i) 負載在碳布或其他柔性導(dǎo)電基底上的粉末催化劑（過渡金屬納米粒子及其硫?qū)倩铩-N_x-C及貴金屬催化劑）；

ii) 含有活性位點的自支撐正極。

接下來討論了柔性電解質(zhì)的最新進展，包括堿性凝膠聚合物、陰離子交換膜等，總結(jié)了不同類型電解質(zhì)的優(yōu)點和局限性。最后介紹了鋅負極的合理設(shè)計，包括用于三明治結(jié)構(gòu)柔性ZAB的鋅箔、用于平面柔性ZAB的叉指鋅箔、扣式柔性ZAB的鋅電極以及用于纖維狀柔性ZAB的鋅微絲電極等。

圖1. 柔性鋅空氣電池組成示意圖

柔性ZABs的研究既存在機遇，也存在挑戰(zhàn)：

（1）首先，如何開發(fā)高效的氧催化劑仍然是一個棘手的問題；

（2）其次，需要適用的全固態(tài)電解質(zhì)；

（3）第三，Zn負極的簡便制備方法和柔性ZABs的先進配置值得繼續(xù)深入研究；

（4）最后，仍然需要新的柔性ZAB封裝技術(shù)。

總之，柔性ZABs非常需要高效電極、全固態(tài)電解質(zhì)和封裝的新制備技術(shù)。通過綜述柔性ZAB電極和電解質(zhì)材料的進展，有望激發(fā)解決當(dāng)前柔性ZAB面臨的問題的新思路，并開發(fā)具有增強性能的新型柔性ZAB。

圖2. 使用叉指鋅箔作為負極的平面柔性ZAB設(shè)計及性能

Recent Advances in Flexible Zn-Air Batteries: Materials for Electrodes and Electrolytes, Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202101116

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