综述：可充电锌离子电池正极材料研究进展：从无机/有机体系到混合框架及生物质衍生创新

这篇综述系统梳理了锌离子电池(ZIBs)正极材料的最新研究进展，重点探讨了无机/有机杂化框架、共价有机框架(COFs)和生物质衍生材料的创新设计策略。文章深入分析了影响电化学性能的关键因素（如Zn2+扩散路径、结构稳定性），并针对循环寿命短、电压窗口窄等挑战提出了结构工程解决方案，为下一代安全、低成本储能系统开发提供了重要参考。

　　

可充电锌离子电池(ZIBs)凭借其本征安全性、环境友好性和成本优势，正成为大规模储能系统的有力竞争者。然而正极材料存在的结构不稳定、Zn²⁺强静电相互作用等问题严重制约其发展，这促使研究者们探索从传统无机材料到新兴有机框架的多元化解决方案。

电化学原理与挑战

ZIBs通过Zn/Zn²⁺氧化还原反应（-0.76V vs SHE）实现能量存储，其电解液体系可分为水系、耐湿性和非质子水响应系统。相比锂电(LIBs)，ZIBs虽具有更高理论容量（820mAh/g），但面临正极溶解、枝晶生长等核心问题。锰基氧化物（如MnO₂）虽具高电压优势，却受限于Jahn-Teller效应导致的晶格畸变；钒基材料虽展现优异倍率性能，但毒性问题不容忽视。

创新设计策略

结构工程成为突破性能瓶颈的关键：通过构建三维导电网络（如碳包覆）、引入氧空位可显著提升电子传导率；层间距调控（如预嵌NH₄⁺）能降低Zn²⁺扩散势垒；而有机-无机杂化材料（如普鲁士蓝类似物）则巧妙结合了高容量与结构稳定性。特别值得注意的是，共价有机框架(COFs)因其可定制的孔道结构和丰富的活性位点，在实现快速Zn²⁺配位存储方面展现出独特优势。

生物质衍生突破

天然生物质材料（纤维素、壳聚糖等）因其可再生性和环境兼容性受到关注。经碳化处理的木质素衍生多孔碳可实现>300mAh/g的可逆容量，而海藻酸钠修饰电极能有效抑制正极溶解。这些"绿色"材料通过表面官能团（-OH、-COOH）与Zn²⁺的可逆螯合作用，开辟了新型储能机制。

未来展望

开发多电子反应正极、构建自适应界面保护层、探索阴离子氧化还原反应将成为重点方向。特别是将机器学习应用于高通量材料筛选，有望加速发现突破性正极体系。随着原位表征技术的发展，对Zn²⁺存储机制的原子级理解将推动ZIBs向实际应用迈出关键一步。