综述：纤维形状的锌离子电池：进展、应用及在可穿戴储能领域的前景

《Advanced Fiber Materials》：Fiber-Shaped Zinc–Ion Batteries: Progress, Applications, and Perspectives for Wearable Energy Storage

纤维状水系锌离子电池（FAZIBs）通过锌离子化学与柔性纤维结构的结合，为可穿戴储能提供新方案。本文系统分析其储能机制（Zn2?/H?单/共插层及化学转化反应），并探讨阴极（碳基复合、金属框架、锰钒氧化物）、阳极（液态金属、表面工程、湿纺工艺）、电解质（双网络聚合物、两性离子、离子液体）及组装策略（平行-螺旋-同轴结构）的创新进展。研究揭示其在智能纺织品（双向充放电）、医疗监测和物联网传感中的潜力，并针对高内阻、制造精度、形变分离及封装难题提出微流控加工、仿生设计等解决方案。

　　

摘要

纤维状水基锌离子电池（FAZIBs）通过将锌离子化学与适用于纺织品集成的柔性纤维结构相结合，为可穿戴能源存储提供了一种实用的方法。本综述系统地研究了基本的能量存储机制，包括Zn²⁺的嵌入/脱嵌、H⁺的嵌入/脱嵌、H⁺/Zn²⁺的共嵌入/脱嵌以及化学转化反应，为材料设计提供了关键见解。文中分析了正极材料的进展，涵盖了基于碳的层状复合材料、具有结构改进的金属基形状记忆框架、锰氧化物和钒氧化物，以及用于选择性质子存储的有机化合物。锌负极的发展包括液态金属的集成以提高延展性、表面工程以抑制枝晶形成，以及湿法纺丝方法以提高稳定性。凝胶电解质系统包括基于聚合物的双网络、两性离子设计、离子液体配方和混合架构，这些架构支持宽温度范围的操作和机械耐用性。从并行结构到扭曲结构再到同轴结构的组装策略，根据其电化学和机械特性进行了评估。在智能纺织品、医疗监测和物联网传感中的应用展示了FAZIBs在集成能源系统中的潜力。文章还讨论了高内阻、制造精度、变形下的电极分离以及薄封装等挑战，并提出了相应的解决方案，包括微流控处理、仿生设计和多功能集成。本综述将基本机制与实际发展联系起来，为推动FAZIBs在柔性电子领域的进步提供了路线图。

图形摘要