综述：环保高效型玉米衍生碳阳极碱金属离子电池

（编辑推荐）本综述聚焦玉米衍生碳材料在碱金属离子电池（AMIBs）中的创新应用，揭示其作为可再生生物质的经济性与环境友好性，特别强调其卓越的比电容（specific capacitance）和循环稳定性，为电动汽车及大规模储能系统提供可持续解决方案。

　　

Abstract

近年来，可再生生物质材料在缓解环境污染和能源危机中的作用备受关注。作为全球广泛种植的作物，玉米及其废弃物因其丰富的碳含量和低成本特性，成为制备高性能电池电极的理想选择。研究表明，玉米衍生碳材料在碱金属离子电池（AMIBs）中展现出优异的比电容（specific capacitance）和循环耐久性，同时兼具环境与经济效益。

玉米衍生碳的制备与特性

通过热解或化学活化等工艺，玉米秸秆、芯等废弃物可转化为多孔碳材料。这种碳结构具有高比表面积和丰富的微孔/介孔分布，为锂离子（Li⁺）、钠离子（Na⁺）等碱金属离子提供了高效的嵌入/脱嵌通道。实验数据显示，玉米基碳阳极在1 A/g电流密度下可实现超过300 F/g的比电容，且循环1000次后容量保持率达90%以上。

在AMIBs中的应用优势

与传统石墨阳极相比，玉米衍生碳的层间距更大（约0.4 nm），显著提升了Na⁺/K⁺等大尺寸离子的传输效率。此外，其表面含氧官能团（如羧基、羟基）通过可逆氧化还原反应贡献额外赝电容（pseudocapacitance），进一步提高了能量密度。

环境与产业化前景

玉米碳材料的规模化生产成本仅为商业硬碳的1/3，且全生命周期碳排放降低40%。目前，该技术已在中试阶段验证了与磷酸铁锂（LiFePO₄）正极的兼容性，为下一代绿色储能系统提供了可行路径。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。