固态锌空气电池（ZAB）在可穿戴和柔性电子产品中具有巨大的应用潜力。然而，目前ZABs的进一步商业化仍受到稳定性差、能源效率低的限制。因此，开发高效的催化剂以及优化固态电解液系统是揭示ZAB技术潜力的关键。由于碳材料的低成本和在调控结构和性能方面的通用性，它已被广泛用作导电衬底、催化空气电极和固体ZABs电解质中的重要组成部分。

有鉴于此，广东工业大学芮先宏教授和中国科学技术大学余彦教授等人，讨论了目前固态ZABs所面临的挑战，并总结了改进碳基电极和电解质性能的策略。

本文要点

1）重点介绍了基于金属有机骨架/共价有机骨架的电极，掺杂杂原子的碳以及碳与金属氧化物/硫化物/磷化物形成的复合材料。还简要讨论了氧化石墨烯固态电解质的研究进展。

2）通过在固体电解质中的聚合物基体中引入碱性离子，可以最大程度地减少腐蚀，但是与其他电池技术相比，固态ZAB的工作时间仍然非常短。此外，大多数固态ZAB的功率密度和性能均不如液态ZABs。仍然需要具有更高的离子电导率，更优异的保水能力和良好的安全性的新型电解质系统，以进一步延长电池的寿命。研究了在不同弯曲或扭曲条件下的电池效率，作为柔性固态ZAB的概念证明。

3）此外，进一步优化固体ZABs的结构也是至关重要的。目前，固态ZABs的开发仍处于早期阶段，并且大多数以电缆或夹心式配置进行组装。只有很少的研究涉及到固体ZAB的新颖构型，例如电极阵列的逐层堆叠。人们认为，三电极结构可以在不改变氧化和还原环境的情况下提供更持久的催化剂。除了开发一种高效的双功能催化剂，通过适当的封装技术探索固体ZABs中的三电极配置从而获得更高的效率和更长的循环寿命可能是可行的。然而，对于碳基催化剂来说，在充、放电过程中气体(例如，二氧化碳)的管理和副产品(例如，碳酸盐)的消除或回收也是值得研究的重要课题。

参考文献：

Dan Yang et al. Carbon‐based materials for all‐solid‐state zinc–air batteries. Carbon Energy, 2020.

DOI: 10.1002/cey2.88

https://doi.org/10.1002/cey2.88