黄维/霍峰蔚/李盛Adv. Sci.: 构建柔性锌空气电池的前沿和结构工程

随着柔性设备的发展，对可穿戴电源的需求增加并逐渐成为当务之急。锌-空气电池（ZABs）由于其理论能量密度高、安全性能好、可以满足可穿戴能源供应需求而引起了广泛的研究兴趣。

在此，南京工业大学黄维院士、霍峰蔚教授及李盛教授等人从电极的设计、固态电解质（SSE）的开发和电池的架构等方面总结了柔性ZAB的最新进展。作者首先简要介绍了ZAB的组成、储能机理，并指出目前柔性ZABs受限于ZABs本身存在的问题以及不成熟的器件变形技术。

接下来讨论了ZAB关键部件的灵活性，包括多孔正极、电解质、锌金属负极和具有可变形特性的集流体，这些组件材料的选择和电池的构造方法将在本质上影响整个系统的灵活性和能量密度。此外，作者介绍了实现柔性ZABs的4种结构，即弹簧结构、波浪形结构、折纸/剪纸结构及岛桥结构。

图1. ZAB的示意图和循环过程

最后，作者展望了柔性ZAB的未来发展：

（1）建立和调整通用和标准的柔性测试方法；

（2）优化柔性ZABs，实现柔性和能量密度的平衡；

（3）柔性ZAB设计时不能忽视催化剂、传质、电导率、空气正极结构和变形能力等不同因素，此外，空气中CO₂的影响和水分蒸发等也需要考虑；

（4）设计新型的柔性负极保护层；

（5）设计可以满足大规模变形的SSE；

（6）根据场合和要求进行定制化柔性的电池结构设计。该综述将对这一领域的研究人员有所帮助，并希望在解决阻碍柔性储能装置实际应用的问题上取得更多进展。

图2. 实现柔性ZAB大规模变形的4种结构

Frontiers and Structural Engineering for Building Flexible Zinc-Air Batteries, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202103954

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