利用孔隙率的力量：推进水性锌离子电池和大规模储能
随着全球对储能解决方案的需求不断增长，当前锂离子电池的局限性（例如安全问题和高成本）推动了替代技术的探索。水性锌离子电池 (AZIB) 因其固有的安全性、成本效益和环境可持续性而成为有前途的候选者。然而，锌枝晶生长等挑战继续阻碍其广泛应用。由于这些挑战，迫切需要深入研究创新解决方案以提高 AZIB 性能。该项研究由清华大学和悉尼科技大学的研究人员开展，发表在《能源材料与设备》杂志上。它全面回顾了AZIB多孔锌金属阳极工程的最新进展。
研究重点是这些多孔阳极的结构有序性及其在提高电池性能方面的关键作用。该综述强调了多孔锌阳极在克服传统平面锌阳极局限性方面的潜力。
该研究强调了多孔锌阳极相对于传统平面锌阳极的显著优势。多孔结构提供了大量的成核点，从而降低了核能垒并减轻了局部电荷积累。这反过来又抑制了枝晶生长，确保了更长的电池寿命。
该研究还强调了三维多孔结构在促进均匀电场分布和均匀离子通量方面的作用，这对于稳定的锌沉积和剥离至关重要。
此外，这些阳极中大量的内部体积可适应体积变化和沉积应力，从而进一步提高电池性能。该综述介绍了多孔锌阳极的各种制造技术，包括蚀刻、自组装、激光光刻、电化学方法和 3D 打印。研究人员还提供了有关多孔锌阳极设计的战略见解，以促进 AZIB 在电网规模储能应用中的实际实施。
资深研究员之一董周教授表示：“多孔锌阳极的开发代表着锌离子电池技术进步的重大进步。通过解决枝晶生长问题，我们正朝着使 AZIB 成为锂离子电池商业上可行的替代品的目标迈进。我们的工作不仅提供了对当前进展的全面了解，还为未来的研究方向提供了战略见解。”
多孔锌阳极的创新设计有可能彻底改变储能领域。通过提高 AZIB 的性能和安全性，这些阳极可以实现大规模、可持续的储能系统的发展，这对于将可再生能源整合到电网中至关重要。
此外，多孔锌阳极的进步还可以促进开发更安全、更具成本效益的电池，以用于从电动汽车到便携式电子产品的广泛应用，从而促进全球向更清洁能源解决方案的转变。
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