晁栋梁/陈桢，最新EnSM综述！

水系锌离子电池（AZIBs）由于其固有的安全性、低成本、高理论容量和环境友好性，被认为是储能系统和可穿戴设备的潜在竞争者。随着AZIBs的多场景应用，AZIBs在极端温度下的运行提出了严峻的挑战。尽管如此，AZIBs在极端温度下的失效机制仍不清楚，这阻碍了相应改性手段的建立。

为此，哈尔滨工业大学陈桢、复旦大学晁栋梁等人系统总结和回顾了极端温度下AZIBs的研究进展，包括遇到的挑战及相应的改性方法。这篇综述不是简单地总结最近的进展，而是全面地提供了从理论到应用的见解。

理论上，作者从热力学和动力学角度深入探讨了极端温度下性能下降的原因，包括离子扩散、电极表面的氧化还原反应和极化等关键因素。实际上，AZIBs在低温/高温下的挑战受到严格评估，主要是在电解液结冰、极化增加、离子电导率降低、严重副反应、材料溶解和热失控方面。

随后，作者总结了克服这些障碍和优化电化学性能的有效策略：对于低温电解液，作者总结了盐成分调整、有机/混合电解液和凝胶电解质的设计策略；而高温电解液方面，作者整理了有机涂层、有机添加剂、离子预插层和人工保护层等改性方法。

图1. 低温电解液和正极的一些常用性能指标

最后，作者讨论了电池在极端温度下可能面临的挑战及未来发展方向：

（1）AZIBs中的其他成分也对性能有很大影响，如粘结剂、集流体、导电剂等。因此，有必要探索在极端温度下具有高导电性和稳定性的正极；

（2）AZIBs的许多正极材料的电压窗口不能令人满意，导致能量密度不理想。因此，极端温度下的电极设计应着重于高电压平台和高稳定性；

（3）除了被动改性以外，具有自热和自冷功能的电池设计也是一个很有前途的方向，这对于开发宽温AZIBs具有指导意义；

（4）目前，AZIBs在极端温度下的性能衰减机制还没有得到很好的阐明；

（5）在实际应用中，AZIBs的设计应考虑解决极端温度适应问题，同时尽可能避免其他极端条件对电池的负面影响，这将使AZIBs拥有更广泛的应用场景。

图2. 极端温度AZIBs的未来挑战

Aqueous Zinc-Ion Batteries at Extreme Temperature: Mechanisms, Challenges, and Strategies, Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.06.052

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