引言
随着煤、石油等化石能源的持续消耗，酸雨、雾霾、气候变暖、海平面上涨等严重的环境问题不断涌现，对社会可持续发展带来了很大影响。因此，人们逐渐开始利用可再生能源技术（如风能、地热能、潮汐能和太阳能等）来取代传统的化石能源。然而，这些可持续的能源在时空上分布的不稳定性限制了其规模应用，降低了有效利用率[1]。为了避免能量的浪费，大型储能系统存储和调节高峰时段与非高峰时段功率的能力必须提高，这不仅要有高效的能源转换系统，还要有高效率、低成本的能源储存设备对转换而来的电能进行“削峰填谷”处理。此外，随着电子设备和电动交通工具的爆发式增长，人们对轻便、灵活且具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命的高性能的储能设备的需求也不断增长。电池作为一种将化学能转换为电能的能源装置而越来越被广泛研究并得到迅速发展，被广泛应用于军用设备、航空航天、工业生产等各行各业[2]。
目前，使用较为广泛的电池有锂离子电池、铅酸电池、镍镉电池等[3]。近年来，虽然锂离子电池（LIBs）具有能量密度高，循环稳定，自放电效应低、循环性能好、无记忆效应等优点，同时随着科学家的不懈努力，其能量密度和功率密度得到了极大的改善，但是Li 电池还存在着锂资源短缺且价格昂贵，有机电解液有毒易燃易爆，电极材料的安全性、环保性和成本[4]等问题，这极大地限制了其大规模的使用。铅酸电池（LABs）尽管原料价格低廉，安全性高，因采用水系电解液使电阻更小，具有更大的功率密度，但也存在许多致命缺点，如体积大，比能量密度较低，循环性能差且铅属于有毒重金属，在生产使用时对环境有区域性污染。镍镉电池虽然自放电小并且放电非常稳定，但也有循环稳定性差、功率密度低，还有严重的记忆效应，环境污染严重等问题。此外，还有钠离子电池（SIBs）与钾离子电池（KIBs），这两种电池基于相对丰富且廉价的钠（钾）元素，储能机理与锂离子电池相似，是LIBs的优良替代品。但目前其能量密度远没有LIBs高，而且同样使用了有毒易燃的有机电解质，存在成本高和安全性问题。因此，目前仍需要开发一种集安全、低成本、高能量密度、高循环性能和高环保特性于一体的可充电电池。
电解液是电池的重要组成部分，开发安全无毒、稳定性高、电压窗口宽等特点的电解液是电池研究的重点。目前，二次电池的电解液主要是有机电解液，具有能量密度较高，工作电压窗口宽的优点。然而，有机电解液离子电导率较低，影响电池的倍率性能。与有机电解液相比，水系电解液有成本低、制备简单、无毒、安全性高及离子电导率高（高出2个数量级）等优点，较高的离子电导率有利于提升储能器件的功率密度和倍率性能。此外，在自然环境条件下就可实现水电池的组装，无需严格的氧气和水控制的制造环境，比组装有机电解质电池更加灵活而成本更低。用水系电解液代替有机电解液，有望降低成本、提升功率密度、提高安全性能。因此，水系二次离子电池引起了研究者的关注。
此外，更安全，价格更低廉的多价阳离子电池也得到了越来越多的研究，如Zn2 、Al3 、Mg2 基电池等。随着研究的深入，锌离子二次电池被认为最有开发潜力的电池[5]。本文介绍了锌离子电池的概念、优点、工作原理、组成材料，重点阐述了锌离子电池的正极材料的发展现状。
1.锌离子电池概述
1.1锌离子电池简介
锌离子电池（ZIBs）是指以金属锌为负极活性物质的电池系统，通常指能够反复充电的二次电池体系。锌（Zn）作为一种非常常见的金属元素，其地壳中含量仅次于铁、铝、铜。而且，锌单质的电阻率仅为~5.9 mu;Omega;·cm，而且在空气、水中具有很好的稳定性。锌离子电池基于水系电解液，具备比有机电解液（10-3-10-2 S cm-1）更高的离子电导率（~1 S cm-1），可以保证电荷顺畅传输，非常有利于高功率密度充放电；而且具有更好的环境稳定性和使用安全性。Zn负极在水系电解液里氧化还原电位较低（相对于标准氢电极(SHE)为-0.76 V），使电池具有较高的工作电压；并且Zn2 能在负极表面进行可逆的溶解与沉积（理论比容量高达820 mA hg-1）。在电化学反应中锌原子会失去两个电子，由于氧化还原反应中涉及多个电子，根据多价离子的系统原则上能够实现比单电子反应的锂离子等携带更多的电荷，有利于电池功率密度和能量密度的提升[6]。相对于Li 电池，Zn2 电池的使用能大大降低电池的原料与生产成本。相对于铅酸电池，Zn2 电池具有较高的能量密度和更低的环境污染隐患。因此，近年来Zn2 电池受到越来越高的重视[7]。
1.2锌离子电池材料及工作原理
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
