锌离子电容器(ZIC)结合了超级电容器和电池的特性,兼具较高的功率密度与能量密度,同时还具有原材料可获得性高、安全性高、环境友好等优点,被视为极具发展潜力的能量存储与转换装置之一。炭材料因其高比表面积、可调控的孔隙结构、稳定的物化性质、高导电性、丰富的来源、低廉的成本及环境友好的特性,已成为ZIC主要的阴极材料。此外,锌阳极和电解液也在碳基ZIC的电化学性能中扮演着关键角色。优化这三部分的设计对于实现高性能ZIC、应对当前能源存储需求具有重要意义。近期,佛山大学陈永教授课题组在《新型炭材料(中英文)》期刊上发表题为“Research progress on carbon-based zinc-ion capacitors”的综述,系统总结了碳基ZIC的研究进展(图1)。该综述首先概述了碳基ZIC的研究背景、组成和储能机理;接着,从碳阴极、电解液和锌阳极三个方面总结了近年来的研究进展。在碳阴极的研究中,作者着重探讨了前驱体来源、制备方法、孔结构调控和表面化学性质对ZIC电化学性能的影响。通过选择合适的碳前驱体、活化剂和制备方法,优化分级孔结构和表面化学性质,可有效提升ZIC的电化学性能。针对电解液,综述涵盖了水系和非水系电解液的研究进展,并指出选择合适的电解液及利用离子添加剂优化水系电解液组分是延长ZIC循环寿命和提高其稳定性的有效策略。对于锌阳极,研究团队重点分析了防止锌枝晶不均匀生长、减少副反应发生及锌腐蚀等问题。综述最后对碳阴极、电解液和锌阳极的未来发展方向进行了展望,为开发新一代高性能ZIC并推动其实际应用提供了理论指导。论文信息:
LUO Jun-hui, XIAO Hao-ming, PENG Jun, WANG
Fu-jian, LUO Xian-you, CHEN Yong. Research progress on carbon-based zinc-ion
capacitors. New Carbon Mater., 2024, 39(5): 918-945.
罗俊辉, 肖浩鸣, 彭俊, 王福健, 罗先游, 陈永. 碳基锌离子电容器研究进展. 新型炭材料(中英文), 2024, 39(5): 918-945.
DOI: 10.1016/S1872-5805(24)60881-4
罗先游,博士,讲师,华南理工大学与佛山大学联合博士后。主要研究方向为炭材料在能源存储与转化领域的应用,包括超级电容器、钠离子电池和电催化等。在SusMat, Energy & Environmental Materials, Rare Metals, ACS
Applied Materials & Interfaces, International Journal of Hydrogen Energy等国际期刊上发表SCI论文20余篇,其中包括3篇“ESI高被引”论文,授权发明专利4项。曾获 “《新型炭材料》2021年度优秀论文”和“Wiley威立开放中国科学2022年度作者”等。陈永,教授/博导,佛山大学材料与能源学院“省级领军人才”、海南省“领军人才”。广东省高校创新团队“新能源汽车动力电池关键材料与技术”负责人,民进广东省委会新质生产力研究促进会委员会委员,中国硅酸盐学会固态离子学分会理事、中国仪表功能材料学会储能与动力电池及其材料专业委员会委员,以及中国电工技术学会超级电容器与储能技术专业委员会委员。研究主要集中在碳基功能材料在储能和催化中的应用。发表SCI论文160余篇,包括Energy & Environmental
Science, Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, Advanced
Science, Energy Storage Materials, SusMat, Energy & Environmental Materials,
Green Chemistry, Carbon等国际知名期刊。主持国家自然科学基金、省创新团队、省重点项目和国际合作项目等20余项。申请专利40余项,其中授权专利30项。主编书籍二部,参编教材一部。研究成果曾获得省科学技术一等奖和三等奖3项。http://xxtcl.sxicc.ac.cn/https://www.sciencedirect.com/journal/new-carbon-materials
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