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水系鋅離子電池（ZIBs）在安全和大規模儲能應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的實際應用。幸運的是，具有高導電性、化學穩定性和可調表面化學的碳納米材料顯示出解決ZIB中提到的挑戰的巨大希望。

在此，東北大學董琰峰副教授等人總結了傳統ZIBs的主要挑戰，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鍵作用，如導電基材、導電基質、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，其中特別強調了碳基電極的合成策略以及碳納米材料和電極材料的協同效應。最后，簡要討論了用于高性能 ZIB 的碳納米材料的幾個挑戰和前景。

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和前景包括：（a）具有理想結構和表面化學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，（d）大規模儲能，以及（e）柔性和可穿戴電子設備。

圖2. ZIBs中碳納米材料的挑戰和前景

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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