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近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院深圳先進(jìn)集成技術(shù)研究所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合重慶理工大學(xué)教授周志明，采用原位兩步活化策略，制備出一種分級(jí)多孔碳正極材料，基于該材料的水系鋅離子雜化電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)儲(chǔ)能性能。相關(guān)研究成果以In Situ Two-Step Activation Strategy Boosting Hierarchical Porous Carbon Cathode for an Aqueous Zn-based Hybrid Energy Storage Device with High Capacity and Ultra-Long Cycling Life為題，在線發(fā)表在Small（DOI: 10.1002/smll.202003174）上。

鋰資源儲(chǔ)量有限且分布不均，促使基于儲(chǔ)量豐富的非鋰堿（土）金屬離子的新型儲(chǔ)能器件的研究逐步發(fā)展。水系電解液的高安全性、低成本，以及鋅具有環(huán)境友好、與水溶液良好的兼容性、高的理論比容量等優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)水系鋅離子雜化儲(chǔ)能器件受到關(guān)注。然而，由于活性碳正極材料的比容量較低，限制了水系鋅離子雜化儲(chǔ)能器件的發(fā)展。

研究人員考慮到活性碳材料儲(chǔ)存離子的能力依賴于其多孔結(jié)構(gòu)，提出一種原位兩步活化策略，設(shè)計(jì)一種具有合理微孔/介孔孔徑分布的分級(jí)多孔碳材料（HPAC）。該策略一方面有效控制了孔結(jié)構(gòu)及孔徑分布，另一方面增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，且具有超高的比表面積，與鋅負(fù)極組裝成的水系鋅離子雜化儲(chǔ)能器件表現(xiàn)出高比容量（231 mAh g-1@0.5A g-1）、優(yōu)異的倍率性能（119 mAh g-1@20 A g-1）以及長(zhǎng)循環(huán)壽命（18000次循環(huán)容量保持率~70%）。該研究對(duì)開發(fā)環(huán)境友好、低成本以及高安全的儲(chǔ)能器件具有借鑒意義。

研究工作受到廣東省重點(diǎn)專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金、廣東省、深圳市等的資助。

水系鋅離子雜化儲(chǔ)能器件工作原理示意圖（a）以及對(duì)應(yīng)充放電曲線（b），充放電過程中的原位Raman譜（c），與其他雜化儲(chǔ)能器件的倍率性能對(duì)比（d），與其他水系鋅離子儲(chǔ)能器件的性能對(duì)比（e）