水系锌离子电池正极材料研究现状与展望

现代社会中生产生活的能源消耗量日益增加,随着“碳中和”等政策的实施,新能源的开发和利用成为新的发展方向。风能、太阳能等新能源由于功率不稳定大大限制了其应用,而如何合理的储存与分配能源成为广泛关注的问题。现阶段的大规模储能方式仍然停留在储能水电站这样用水的势能存储能量,这种方式对地域限制严格,占地面积大且能量转换率低,不适合进行大面积推广应用。电池能量转化率高、不受地域的限制,是合适的储能方式,但成本过高、安全性差。水系锌离子电池(AZIBs)由正极材料、水系电解液和锌金属负极等部分组成,相较于其他电池有着使用安全、价格低的优点,成为未来电站级储能的潜在方式。但正极材料容量开发不足、循环稳定性差,与理论容量仍然存在不小的差距,成为了水系锌离子电池应用的制约因素之一。首先介绍了现阶段水系锌离子电池正极材料的储能机制,然后总结了常见正极材料(MnO_(2),V_(2)O_(5)和VO_(2)等)存在的问题、解决策略以及目前的研究进展,分析了不同条件下正极材料的性能变化,最后通过对比研究其电化学性能,从机制探究、提高导电率、制备新型正极材料、采用缺陷工程以及电解质改性等5个方面提出了多种可能的优化策略以及未来的研究方向,为正极材料的优化提供了基础。