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水系鋅離子電池（AZIBs）因其成本低、本質安全和環境友好而成為一種有吸引力的電池系統，但其應用受到來自正極、電解液和鋅負極的障礙的困擾。總結優化正極、電解液和鋅負極的設計原則和策略對于AZIBs的開發至關重要。

在此，鄭州大學王燁教授及中南民族大學黃紹專教授等人對改進 AZIB 的設計原則和有前景的策略進行了全面分析。作者首先總結了各種反應機理，并討論了正極、電解液和鋅負極相關的現有問題以指導 AZIBs 的合理設計。

隨后針對電極/電解液/隔膜優化的設計原則和策略進行了深入而全面的討論，并分析了各種策略的優缺點，包括新出現的轉換型AZIBs，如 Zn-S電池、Zn-Se電池的設計原理和策略。此外，作者詳細揭示了設計策略對電化學性能的影響以及當前問題與策略之間的關系。

圖1. AIZB的當前挑戰和相應策略

最后，作者為設計更好的AZIBs提供了一些研究趨勢和觀點如下：

（1）應加強對 AZIBs 反應機理的基礎研究；

（2）應考慮開發正極的新設計策略；

（3）鋅枝晶是公認的限制AZIBs發展的瓶頸；

（4）具有較少活性水和較少界面的固體/凝膠電解質是未來發展的趨勢，研究可能集中在選擇具有新穎結構和原始官能團的聚合物；

（5）隔膜和集流體的發展對于電池性能改進也很重要。目前大部分研究還停留在實驗室層面，實際裝置的設計、制造和評估還很缺乏，未來應考慮更多基于工業應用的測試。

圖2. 鋅負極表面層保護示意圖

Designing Advanced Aqueous Zinc-Ion Batteries: Principles, Strategies and Perspectives, Energy & Environmental Materials 2021. DOI: 10.1002/eem2.12265

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王燁/黃紹專EEM: 設計先進水系鋅離子電池的原理、策略和前景

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