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随着便携式和可穿戴电子产品的发展，对柔性储能设备需求大增。研究人员以灯心草（Juncus effusus，JE）为原料制备 Zn-MnO2电池。该电池容量高、循环稳定性好，在极端条件下也能正常工作，为柔性储能设备制造提供新方向。
在科技飞速发展的当下，便携式和可穿戴电子产品如潮水般涌入人们的生活。无论是智能手环实时监测健康数据，还是无线耳机带来便捷的视听享受，都离不开稳定、高效的能源供应。然而，传统的锂离子电池（LIBs）虽在储能领域占据重要地位，但高昂的成本、有限的锂资源以及潜在的安全隐患，如同高悬的达摩克利斯之剑，阻碍着其在大规模储能尤其是柔性储能领域的进一步发展。特别是在可穿戴设备可能面临的弯折、挤压等极端使用场景下，锂离子电池的安全性问题更为突出。与此同时，全球对清洁能源的呼声日益高涨，开发绿色、可持续的储能技术迫在眉睫。在这样的背景下，研究人员将目光投向了 Zn-MnO2电池，它成本低、无毒且安全性高，若能与合适的电极材料结合，有望成为替代锂离子电池的有力候选者。
四川大学等机构的研究人员开展了一项别具一格的研究，他们把目标锁定在一种常见的野生植物 —— 灯心草（Juncus effusus，JE）上。灯心草广泛分布于全球湿地，过去常被用于编织各类生活用品。研究人员发现灯心草茎内部有着独特的三维（3D）三角状空心网络微观结构，这一结构为活性物质负载、电荷转移和离子扩散提供了极大的便利。基于此，研究人员成功制备出新型的线状电极，并将其集成到柔性可充电的 Zn-MnO2电池中。研究成果发表在《Carbohydrate Polymers》上，为柔性储能设备的发展开辟了新的道路。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过简单的浸涂工艺，利用纤维素纳米纤维（CNFs）作为分散剂，将碳纳米管（CNTs）负载在灯心草骨架上，赋予灯心草关键的导电性。接着，运用原位电沉积法，在导电灯心草（CJE）表面分别沉积 Zn 和 MnO2纳米片，制备出 Zn 阳极和 MnO2阴极。
灯心草基电极的形貌、结构和机械性能
研究人员采集灯心草，剥去表皮后得到线状海绵状材料。但灯心草因含有非纤维素成分而具有疏水性，不利于在水性锌电池中的应用。为解决这一问题，研究人员对其进行处理，使其能够更好地与电解液接触。
电池的电化学性能
制备的水性 Zn-MnO2电池展现出优异的性能。在 0.3 A g?1的电流密度下，其比容量高达 325 mAh g?1 。经过 4000 次充放电循环后，容量保持率达到惊人的 127.53%。这一结果表明，基于灯心草的电极材料在能量存储方面表现出色，具备良好的循环稳定性。
准固态电池的稳定性
当将制备的电池与 PVA/LiCl-ZnCl2-MnSO4水凝胶结合，组装成准固态 Zn-MnO2电池时，该电池展现出卓越的稳定性。在弯曲、锤击、燃烧、浸泡和穿刺等一系列极端条件下，依然能够正常工作。这一特性使得准固态 Zn-MnO2电池在实际应用中具有更强的适应性，能够满足可穿戴设备在复杂环境下的使用需求。
电池的实用性
研究人员进一步展示了灯心草基电极的实用性。他们将柔性阳极和阴极平行编织成毛衣，成功为电子手表供电。这一成果不仅展示了电池的实际应用潜力，还为可穿戴设备的能源供应提供了一种新的思路，即通过将储能设备与衣物等日常用品相结合，实现能源的便捷供应。
研究人员利用灯心草独特的微观结构，成功制备出具有高电化学性能的柔性可编织 Zn-MnO2二次电池。这种电池在容量、循环稳定性和极端条件适应性等方面表现出色，为柔性储能设备的发展提供了新的方向。同时，该研究也为生物质材料在能源领域的应用开辟了新的途径，有望推动可持续能源技术的进一步发展。未来，随着研究的深入，基于灯心草等生物质材料的储能设备或许将在更多领域得到广泛应用，为人们的生活带来更多便利。
