Sustainable zinc–air battery chemistry: advances, challenges and prospects

可持续能源 电池(电) 纳米技术 阳极 储能 电解质 计算机科学 材料科学 化学 电极 物理 工程类 电气工程 可再生能源 功率(物理) 量子力学 物理化学
作者
Qichen Wang,Shubham Kaushik,Xin Xiao,Qiang Xü
出处
期刊:Chemical Society Reviews [Royal Society of Chemistry]
卷期号:52 (17): 6139-6190 被引量:173
标识
DOI:10.1039/d2cs00684g
摘要

Sustainable zinc-air batteries (ZABs) are considered promising energy storage devices owing to their inherent safety, high energy density, wide operating temperature window, environmental friendliness, etc., showing great prospect for future large-scale applications. Thus, tremendous efforts have been devoted to addressing the critical challenges associated with sustainable ZABs, aiming to significantly improve their energy efficiency and prolong their operation lifespan. The growing interest in sustainable ZABs requires in-depth research on oxygen electrocatalysts, electrolytes, and Zn anodes, which have not been systematically reviewed to date. In this review, the fundamentals of ZABs, oxygen electrocatalysts for air cathodes, physicochemical properties of ZAB electrolytes, and issues and strategies for the stabilization of Zn anodes are systematically summarized from the perspective of fundamental characteristics and design principles. Meanwhile, significant advances in the in situ/operando characterization of ZABs are highlighted to provide insights into the reaction mechanism and dynamic evolution of the electrolyte|electrode interface. Finally, several critical thoughts and perspectives are provided regarding the challenges and opportunities for sustainable ZABs. Therefore, this review provides a thorough understanding of the advanced sustainable ZAB chemistry, hoping that this timely and comprehensive review can shed light on the upcoming research horizons of this prosperous area.
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