基于大麻纤维改性的可充电水泥基电池开发及其在可持续建筑储能中的应用

本文创新性地利用大麻纤维（HF）优化水泥电解质孔隙结构，开发出兼具高能量密度（12.73 Wh/m2）和循环稳定性（100次循环后容量保持率69%）的可充电水泥基电池。通过电化学阻抗谱（EIS）、循环伏安法（CV）等测试证实，4% HF添加量显著提升离子电导率，为建筑一体化储能（Energy-Storage-Integrated Buildings）提供新思路。

　　

Highlight

这项研究凸显了水泥基电池作为可持续储能解决方案的潜力：通过4%大麻纤维的掺入，不仅优化了电解质的孔隙网络，还实现了12.73 Wh/m²的面能量密度——这比既往报道的水泥电池性能提升显著。更值得注意的是，电池在100次充放电循环后仍保持69%的放电容量，同时兼具可观的机械强度，这种"力学-电化学"双功能特性在以往研究中极少被兼顾。

Conclusions

我们的核心发现可归纳为：

1. 1.

   大麻纤维的添加使水泥基电池离子电导率产生突破性提升，4%掺量为最优配比；

2. 2.

   基于镍铁电池（Ni-Fe Battery）原理设计的层状结构电池，其面能量密度达12.73 Wh/m²，远超传统分散颗粒型设计；

3. 3.

   该体系在循环稳定性（69%@100次）与机械性能间取得平衡，为建筑储能一体化（BESI）提供了材料基础。

（注：翻译采用"孔隙网络"等形象化表述，保留²等规范格式，关键术语如Ni-Fe Battery以括号标注英文，避免文献标识符[ ]干扰阅读流畅性）