各种碳纳米材料正在被广泛研究用于超级电容器、锂离子电池以及混合能源存储设备。双碳电池（DCB），两个电极均由功能化的碳材料组成，经过合理设计，能够提供高能量/功率和稳定的循环。

有鉴于此，南洋理工大学范红金教授等人，综述了石墨、石墨烯、硬碳和软碳、活性炭及其衍生物等多种碳电极材料在DCBs中的电化学反应机理和储能性能，还讨论了碳电极和电解质之间的界面化学，最后介绍了DCB的进一步发展前景。

本文要点

1）DCBs作为一种重要的下一代电化学储能系统得到了广泛的研究。与“摇椅”式锂电池不同，DCB的工作机制基于两个碳电极中的阴离子和阳离子的反应（因此，它属于双离子电池的一个子类别）。这大大简化了电池的配置和电化学。例如，与传统LIBs相比，DCB相对较高的工作电压导致了更高的能量密度。更重要的是，无金属电极的使用降低了成本和环境污染。

2）尽管前景广阔，但与LIBs相比，DCBs的局限性和挑战包括容量低、初始库伦效率低、循环性能平庸。因此，迫切需要采用高密度碳材料、预锂化和高负载电极以及适当的电解质。对于最常见的石墨，插入离子半径较大的阴离子会导致石墨结构的剥离，从而导致容量迅速衰减。为了解决这个问题，一种可行的策略是通过引入无序区或掺杂离子来增加层间距离来改变石墨的结构。

3）尽管如此，新的碳材料，如HC和SC，在存储大离子方面比石墨更好。硬碳的“纸牌屋”结构，具有小的石墨微晶和无定形区域，允许金属离子的插层反应和吸附反应。基于吸附反应，AC也是一种流行的电极材料，具有导电性能好、比表面积大、成本低等优点。然而，容量低是AC面临的问题。

参考文献：

Suhua Chen et al. Dual‐Carbon Batteries: Materials and Mechanism. Small, 2020.

DOI: 10.1002/smll.202002803

https://doi.org/10.1002/smll.202002803