水性可充电锌离子电池（ZIBs）安全，成本低廉且对环境友好，但是要实现高容量和长循环寿命仍然是一项重大挑战。近日，北京航空航天大学刘金章等人将聚（1,5-NAPD）纳米棒阵列电沉积到纳米多孔活性炭（AC）颗粒上作为正极材料，以制备水性ZIBs，该ZIBs可在0.1至1.8 V的电压范围内工作，并具有离子电池和超级电容器的优点。两种集电器柔性碳纤维织物和厚碳毡被用于制造不同形式的ZIBs。如果不对裸露的锌箔进行任何处理，则该电池在10000次循环中显示出超长的循环寿命。文章还详细讨论了电荷存储的机制。

文章要点：

1）通过使用新型的阴极材料设计了水性可再充电ZIBs，该阴极材料是通过将聚（1,5-NAPD）纳米棒阵列电沉积到纳米多孔AC颗粒上而制备的。Zn // 聚（1,5-NAPD）/ AC电池的重量能量密度可与锂离子电池媲美，具有超级电容器般的高功率性能，并且在10000次循环中使用寿命长。

2）两种类型的集电器，即柔性碳布和碳纤维毡被用来制造不同类型的ZIBs。使用柔性碳纤维织物制成扁平袋或电缆状装置，可以在大角度反复弯曲时表现出稳定的性能。将碳纤维上的聚（1,5-NAPD）/ AC的质量负载控制在2至20 mg cm -2的宽范围内，从而使能量密度高达200 Wh kg^–1或3.2 mWh cm^–2。通过使用可以支撑更多阴极材料的厚碳毡，我们展示了具有7.7 mWh cm^–2的高比能的ZIBs ，有望用于电网储能。

3）水性ZIBs的高功率能力归因于我们的正极材料的伪电容特性。碳纤维和碳毡支撑的聚（1,5-NAPD）/ AC复合材料的两个纽扣型ZIBs在10000次循环后的容量保持率分别为91％和100％。我们得出的结论是Zn²⁺，H⁺和与聚（1,5-NAPD）参与氧化还原反应以存储电荷。我们发现捕获的Zn²⁺和循环的聚（1,5-NAPD）中的α在减少容量中起关键作用。我们的ZIBs极好的循环稳定性可能与聚（1,5-NAPD）的螺旋结构分子链有关，不仅有助于纳米棒的形成，而且还在循环过程中，为链的来回扩散提供了链间无阻碍的离子路径。

Yi Zhao, et al , Achieving high capacity and long life of aqueous rechargeable zinc battery by using nanoporous-carbon-supported poly(1,5-naphthalenediamine) nanorods as cathode,Energy Storage Materials,2020,

DOI:10.1016/j.ensm.2020.03.001.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829720300829