黄江涛，周江,2,*，梁叔全,2,*

1中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083

2中南大学电子封装及先进功能材料湖南省重点实验室，长沙 410083

1 引言

可再生能源发电往往具有间歇性和随机性，未来电网需要大规模的储能系统对这种波动进行有效缓冲，以实现稳定的能量储存与输出1。在过去几十年里，锂离子电池作为高效、灵活的储能装置，在电子消费产品、电动汽车以及电网储能等领域得到了广泛的应用2,3。然而锂离子电池的生产成本较高，锂的资源储备不足，并且大多使用的是有毒、易燃的有机电解液，存在安全隐患的同时易造成环境污染，这些问题严重阻碍了其在大规模储能领域的发展和应用4。因此，人们开始寻求能够替代锂离子电池并兼具低成本、高能量、高安全性以及绿色环保等特点的新型储能电池体系。

与有机系电解液相比，水系电解液具有高离子电导率、高安全性、低成本、易封装等优势，近年来被广泛应用于Na+、K+以及多价金属离子如Mg2+、Al3+、Ca2+、Zn2+等二次电池体系中5–12。Na、K元素虽然储量丰富，成本低廉，但是其能量密度相对较低，离子半径较大，对正负极宿主材料的结构及性能要求更高，目前仍无法满足商业应用需求13–16。而多价金属离子能进行多电子转移反应，理论上可以提供更高的比容量。其中，金属锌因兼具高比容量(820 mAh·g-1)、低氧化还原电位(相对标准氢电极约为-0.763 V)、高析氢过电位、储量丰富以及无毒等优点而受到了广泛的关注17,18。自1988年Shoji等19报道了一种可充电Zn-MnO2水系电池以来，越来越多的专家学者开始对水系锌离子电池进行研究。……