因此进一步挖掘电极△◁=-▼、电解质及其界面间的反应机理•▷▼●；合理设计和构建兼具优良电化学性能和柔韧性的柔性锌离子电池体系▼-◁▽；探寻柔性锌离子电池电化学性能与可穿戴传感器各种功能间的适配…◇◆☆。柔性锌离子电池在未来很长一段时间仍是研究的重点和难点▷••◁□，但不可否认其在可穿戴传感器领域具有无限潜力▪◁☆●▼。

　　作为锌源的负极通常是锌箔或锌粉多孔电极•☆□■。在充放电过程中锌负极会面临两个问题［49-51］★▪□▷：一是锌枝晶的产生和生长○…☆=○，导致出现大量★==“死锌□▲★”★◇•△，降低了反应可逆性…◇◁▷★，严重时锌枝晶甚至会刺穿隔膜●…○■，造成短路◆○□-；二是水/氧诱导的副反应★=-△…●，如析氢反应△●、腐蚀反应等■▲，这些副反应导致负极活性点位减少•-☆■、电极与电解质界面接触不良▽●、产气鼓包▲◆●▷、电极极化等各类问题▷★◁▷=▪。就负极而言•▷★●▷▽，目前主要有两种策略解决这些问题▲▷◇▷，一种是对锌表面进行包覆改性◇◁▷□，另一种是优化锌负极内部结构◇☆◁。

　　Co□▷•，Liu等［48］提出了在铁氰化锌（ZnHCF）上涂一层聚苯胺（PANI）涂层的改性方法◆◁。电池处于开路状态•★★◁▽，从而实现信号传输□■。使锌离子电池具有1▼◇.8 V和1★▲=.2 V两个长放电平台▽…◁▼○，考虑到体内使用的特殊性▲•▪，Mn○•。

　　综上=…□◁•，柔性锌离子电池不仅要从电池本身电化学性能的角度出发□▼▽■，满足可穿戴传感器在不同场景下的应用需求…-•▲；也要考虑使用过程中佩戴的舒适性□◆▲△、交互式体验性◇■、个性化需求等多个方面□-△，寻找电池电化学性能与可穿戴传感器功能间的平衡点◁▲★…▷◆。

　　可穿戴传感器的发展和应用对柔性储能系统提出了新要求•◆，其中柔性锌离子电池无论在力学性能▼○、能量密度★…、成本●▲●、安全等各方面均有优势▷▷△▷。本文总结了集流体☆•…-◆▲、电极（正极和负极）…▼•▷★◆、电解质□○•○、隔膜和封装材料在柔性锌离子电池中的研究进展以及柔性锌离子电池在可穿戴传感器中的应用情况-…。

　　本文综述了近年来用于柔性锌离子电池的集流体-▼、电极•▷◁•、电解质☆●☆▼、隔膜和封装材料等的研究进展••■•，对比了不同电极材料的性能•=☆▷◁=，系统地讨论了不同策略对解决柔性锌离子电池各种问题的优缺点◇◆，总结了柔性锌离子电池在可穿戴传感器中的应用情况••…■，对后续研究和应用具有重要参考价值□=•…◆-。

　　在柔性锌离子电池中能作为集流体的材料主要有三类□●▲◆…●，第一类是金属基材料［17-18］●▲▪◇，例如泡沫铜◆▼◇、多孔钛和不锈钢箔等◆▽；第二类是碳基材料［19-23］-●●，主要包括石墨烯▲=▽•、碳纳米纤维（CNFs）■•△◁◆▲、碳纳米管（CNTs）◁▽▼、碳布（CC）□▽●、泡沫炭（CF）等▽▲；第三类是具有特殊性能的材料［24-26］◇--▲○，如聚二甲硅氧烷（PDMS）■□●、纤维素☆▲…、导电聚合物和MXene等…▷…◇△◇。目前★•▪，碳基材料因比表面积大●▼=、质量轻△▲☆◇、化学和热力学性能稳定等优点成为柔性锌离子电池理想的集流体材料◆★□=◆。其中□△-▽…，石墨烯基材料可以通过湿法纺丝▲☆、过滤▼•△■、冻干△◇•、化学气相沉积等方法•■=◇，分别合成不同结构的一维（纤维）◁▲▪•、二维（薄膜）（图1（a））☆◁…▷▼、三维（泡沫/气凝胶）（图1（b））材料•△▲，满足在不同尺寸和维度构建柔性锌离子电池的需求［27-28］■…。此外◇◇=□，具有特殊性能的MXene材料因其独特的二维层状结构和性能成为近年来柔性锌离子电池热门的集流体材料▼☆□▼。例如Liu等［29］通过在MXene中插入锰氧化物（NMO）▼■★，加速了电荷转移和扩散●•，有效提高了锰氧化物（Na0□▷◆-▽.55Mn2O4·1○▼◁★.5 H2O）的结构稳定性（图1（c））△☆■-，实现了在5 C电流下2500次循环的超长寿命（图1（d））●-□▪•●，为构建高性能锰基锌离子电池提供了新的思路◇○=。

　　液态电解质具有极高的流动性-▽，能更好地与工作电极接触△◇▲；根据溶剂是否含水▲-△，分为水系电解质与非水系电解质■☆◆。水系电解质的溶剂为H2O△★◆…-▽，常用的溶质种类众多［65］○☆●□，如ZnSO4•□=○•○，Zn（NO3）2▽☆☆，ZnCl2和Zn（CH3COO）2等▲▽□…☆•。虽然水系电解质的离子电导率非常高（10-3~10-2 S·cm-1）▼•▽◁，且安全性好•△◁、不易起火燃烧•□■…◁，但溶剂H2O容易在充放电过程中与锌负极发生析氢◆□-、腐蚀等副反应▽○，导致锌枝晶的产生和生长△▼•◇□◆，从而影响锌离子电池能量密度和循环寿命=☆☆□•◆。非水系电解质的溶剂主要是一些低黏度=•…★☆、低成本的有机溶剂［66］○▽★，如碳酸丙烯酯（PC）★◁-、碳酸乙酯（EC）◆●、碳酸二甲酯（DMC）△=•▪▷、二乙酯（DGM）和四聚酯（TEDGM）等▼○。然而碳酸酯类…▲◆▷▲▷、醚类等有机溶剂闪点较低△=◆○，容易在使用过程中出现起火▷◆◇=、爆炸等安全问题-…=▲■-，因此不适合在可穿戴传感器中作为柔性锌离子电池的电解质使用●★•。

　　贴附在人体皮肤上的一体化压力传感器能够准确地响应人体脉冲跳动（如图5（h））◆△■●，降低了就医频率甚至挽救了许多生命◆-•○□。K=☆…-=△，此外◁-，Mn□□，该传感器由锌负极▷•●、PVA纳米纤维隔离层◆▪、聚（偏氟乙烯-共六氟丙烯-氧化石墨烯）（PVDF-HFP-GO）固体电解质和VO2正极组成（如图5（g））…☆□◁•◇。柔性锌离子电池与传感器的集成技术尚不成熟☆□▽●，建立起不同的皮肤传感交互系统■◁▲▼。引起析氢等副反应的发生◇◇=；

　　对于传统传感器▷•…-，柔性锌离子电池供能系统主要解决的问题是如何提高能量密度和循环性能（图5）△◇▽★。Li等［88］以CNT上沉积的无定形H0-…•●.82MoO3▼▲○▪★.26为正极▷•，Zn为负极▽■◇•，构建了纤维状柔性锌离子电池（如图5（a））▼●◇◇■。该电池在700 mA·cm-3的电流密度充放电时◆-，体积能量密度可达32◆△△.1 mWh·cm-3▷-■☆，5000次循环后容量保持率为67%（如图5（b））■-；同时该电池柔韧性极佳△□△=▼，在45°★○☆◇=，90°-▽■★…-，135°=▽▪☆▼-，180°多次弯曲时▷◁★，容量保持率均不发生明显变化（如图5（c））▼■▲●▲。Pu等［89］采用湿法纺丝合成了Zn沉积的液态金属（LM）负极□☆▲▼，当其与V2O5@C纤维正极组合成柔性锌离子电池时（如图5（d））=◁•▽◇★，在50%拉伸倍率循环300次（2 A·cm-3）△☆，仍有139◇△◇○=.8 mAh·cm-3的容量（如图5（e）•□☆▼▼-，（f））•◁★■◇◇。

　　受限于实验技术△△○▼、模拟环境等各种因素△□▽，实现人体健康监测▲•…。与之适配的柔性能源供应系统成为其发展的关键•▼◁▲□。成为可穿戴传感器最具潜力的柔性能源供应系统之一◁☆★▲◆。Zn2+与正极活性材料之间存在着较强的静电相互作用☆▷○□，有效避免了运动损伤•△。

　　优化锌负极内部结构主要从两个方面入手［50●=□△▲▷，53-54］■☆△★▲，一方面将锌与具有三维多孔网络结构的柔性基底通过特定方法集成▪▼•，另一方面可以在锌负极中加入其他金属形成锌合金■▼•。目前已被报道的合金种类有Cu-Zn合金•★■▼•□、Al-Zn合金□▷、Pb-Sn-Zn合金以及Sn-Cu-Zn合金△◆△◇。考虑到可穿戴传感器对柔韧性的要求以及锌金属的形状记忆和疲劳效应▲●◇■，柔性锌离子电池中使用较多的策略是将Zn与柔性基底集成•▪△。例如Cao等［55］提出在CC上原位纵向生长三维氮掺杂的石墨烯纳米片的方法•◇□▽▽。该方法中N原子可以增加Zn2+与CC之间的相互作用力△□◁◁■，阵列结构可以降低锌成核的过电位◁■▼△▽●，避免电极形成强电场=▲△◆•☆，均匀化电场分布○△▼▷…，从而抑制锌枝晶的生成（如图3（a））▲◆。Wang等［56］通过共电沉积法在CC上将Zn2+还原成Zn纳米片●▷•▲▪◇，制备出柔性且无枝晶的复合负极（Zn/rGO@CC）☆○☆▽◇▲。该负极中3D rGO导电网络在提高电导率的同时能均匀化电场分布和Zn2+通量◇■▼=，从而降低界面电阻▽△●，抑制锌枝晶的产生（如图3（b））凯发k8国际官网首页登录◇▪◆▪。

　　柔性锌离子电池在实际使用中会经历弯曲○★•■□=、拉伸●▽••、扭转等各类形变□•■■◆，还会受到环境温度◆••▼、湿度等因素的影响▼▷=▼，因此导致电解质面临水分蒸发…•▲、力学性能变差等问题□•。为缓解这些问题造成的电化学性能衰退○-=，同时保护电池不受内外环境的影响○☆◇，可以对柔性锌离子电池进行封装▼★-。考虑到在可穿戴传感器中对于柔韧性●-◁◁★○、力学强度●◁▼△□★、化学惰性••▼○▪★、气密性等性质的要求▽★，目前常用的封装材料以聚合物为主［85-86］△◇-•○，如PET■△▲=，PU●▲◆◁•★，PDMS和热缩管◆△▽■、铝塑膜等•▲=●◁▼。对于具有热塑性质的聚合物来说…=▲•，可以通过加热升温的工艺对电池进行封装▽☆☆•；而凝胶类的聚合物材料则多采取常温固化的方式封装▼■★。其中热塑性聚合物优良的耐热性…◁、化学稳定性☆▼、高强度等特性被认为是很有前景的一类封装材料○★☆■■。

　　目前☆-◇▼□，商用锂离子电池作为传统传感器供能系统的应用较为成熟…○○●◁，虽然在安全性方面有劣势▪○，但考虑到锂离子电池高能量密度和配套技术的成熟性■-，锌离子电池在传统传感器方面的应用前景并不乐观-▷▷-。不过对于超薄传感器来说△▼•=▷，柔性锌离子电池优势明显▽•◆。原因是超薄传感器与皮肤紧密贴合▲▷◁■▲◇，同时应用主要集中在生理指标监测（如心跳频率▽☆、呼吸频率•◁▷、体温）和生化数据收集（如唾液▲◆●▲○•、汗液◇☆…、泪液）方面★•▼▪▷☆，其电池安全性必须作为首要考虑的因素□☆●☆▪▼。此外○☆，还要考虑柔性传感器不同数据传输模式对功耗的要求（见表3 ［92-94］）▪-=▽。综上□…，柔性锌离子电池安全性高▲●●◆●、不易起火燃烧☆◁=■，电解液无毒…=▷◆★，且具有较高的功率密度和优异的循环性能▷…☆，是满足可穿戴超薄传感器实际应用的较优选择◁▷□，尤其是对功率要求较高的应用设备（见表4 ［89■-▲=◇◁，95-99］）▷…●•★。

　　钒基化合物根据钒的价态和配位不同•=▪☆◁，可以有多种几何结构•★，包括四面体◁▪◆★◆、三角双锥体•▽■▼、方锥体▲▼、扭曲的八面体和规则的八面体等▷★。据悉有超过179种钒基化合物被发现能作为能量存储材料［32］-▪◆…•。常用做柔性锌离子电池正极材料的主要有钒氧化物△◆、钒磷酸盐-★、钒酸盐等［40-43］☆•▲◆-。然而钒基化合物在充放电过程中易发生严重的结构坍塌○△□◁•▷，需要通过稳定化合物结构或扩大晶体隧道结构来改善▪…•。常用的方法主要是引入金属离子•-●△▼○、水分子-■、有机（金属）分子等［44］••=。Javed等［45］通过引入金属Ti○●▲••●，增加了活性点位和电极电导率▼▷…■-★，提高了二维超薄V2O5纳米片的容量和循环性能◁◁◆▲□◆。以V2O5-Ti为电极的柔性锌离子电池在100 mA·g-1的电流密度下=▷●◁◇•，放电容量高达503-▽●.1 mAh·g-1•□，以 500 mA·g-1循环700次后容量保持率仍有86%（如图2（e））■☆▼。该团队还设计了V2O5-Ti为正极•★，Zn （CF3SO3）2/PVA 为凝胶电解质□★-，锌箔为负极的快充柔性准固态锌离子电池○■，该柔性锌离子全电池的容量和库仑效率不受弯曲角度影响（如图2（f））•◆▼，在20 A·g-1的大电流密度下循环500次后▪◆，仍有116▼★■=.9 mAh·g-1的容量（如图2（g））◆…◁。Guo等［46］通过原位电化学氧化Ca掺杂的VO2得到了无定型的Ca-V2O5自支撑电极●▪○=▽。由该电极组成的柔性锌离子电池在2 A·cm-3的电流密度下▼●★•，体积能量密度可达408◇▼▲•○.37 mWh·cm-3◆▼◆■□■，3000次循环后容量保持率仍有82▲=▪.26%（如图2（h））△-▪•▲•。密度泛函理论（DFT）的计算结果表面Ca元素可以降低无定型态V2O5对Zn2+的吸附能△★□◁，稳定V2O5结构…☆◆=，实现Zn2+可逆的嵌入和脱出◆○▽▽▪•。

　　锰基化合物主要是指各种晶体结构的二氧化锰和锰基二元金属氧化物◆●■▲。由于锰的多价态特性◆▽•◁◇▽，二氧化锰有多种晶体结构…=☆•▼•，包括α-MnO2▽□▲■，β-MnO2•◁•，γ-MnO2=▽，δ-MnO2◇…，λ-MnO2•▼▲=▷，R-MnO2及钡镁矿型MnO2等［32］●★-•。目前研究主要集中在α-MnO2-=★▪△，β-MnO2□△…▼，γ-MnO2=★△-▪◁，δ-MnO2上△▷。受二氧化锰结构的特殊性以及Mn元素价态的多样性影响•=■，锰基化合物正极面临着两个问题［33］▲◆△…▼○：一是MnO2电子电导率较低□○▲▪○，导致电池倍率性能较差◆◇；二是Mn容易发生歧化反应造成Mn2+溶解和晶体结构改变□•-●，导致电池循环性能不佳•■□○★=。为解决上述问题同时满足在可穿戴传感器应用场景中弯曲-△○▼▼、折迭等形变需求○○△◆，研究者们通常将MnO2负载在柔性集流体上［34-35］或通过MnO2在柔性载体上生长形成自支撑电极［36-37］等改性方法来实现●●▷□▪=。例如Wang等［38］通过水热法制备了由超长二氧化锰纳米线和石墨烯纳米片构成的自支撑纳米电极☆■▼，该电极作为柔性锌离子电池正极时▲◁●=-▼，其能量密度高达436 Wh·kg-1▪▼▪，在2 A·g-1的电流密度下◇○▲◆◁，2000次循环后仍有80%的容量保持率（图2（a））▪…，且在任意弯曲和折迭形变下▲●■△，容量变化不明显（图2（b）◁-▲-■，（c））□□▲。Li等［39］采用水热法在CC上生长出Ba2+掺杂的δ-MnO2纳米自支撑电极◇○▪••○，该电极三维多孔的结构加速了离子传递-=▲△、增加了反应活性点位★▽◆☆•◇，Ba2+的加入则稳定了MnO2晶体结构▲◇。因此以Ba-MnO2@CC为正极的柔性锌离子电池的比容量和循环稳定性均大幅提升□▷，在0▽△★●.2 A·g-1的电流密度下☆▽○，首次放电容量高达305 mAh·g-1■★=★=△，循环200次后□•，容量保持率高达95%（图2（d））△…●■▽…。

　　可用于柔性锌离子电池正极材料的有锰基化合物▷■-●□、钒基化合物▪□★▲▲=、普鲁士蓝类物质=★=■◆、过渡金属硫化物（TMD）［30］◁▼◁▷、聚阴离子化合物［31］-☆▼•、钴基材料等◇☆。综合考虑电化学性能★◆◇、力学强度◇•□、成本等各方面因素•□●•，目前研究主要集中在前三类物质=◁。

　　对于超薄传感器来说▽☆，普鲁士蓝类物质（PBAs）可以用A2T［M（CN）6］表示=•□★，2024◁◁●•○,PANI涂层可以抑制ZnHCF的溶解○□，缺点是容量和循环性能较差▪□●。

　　本文总结了锌离子电池中常用聚合物（凝胶）电解质的力学强度和离子电导率●=△○◆，详见表2 ［72-78］★□。

　　根据使用场景的不同★•▪▲◆△，可穿戴传感器主要有三种▲◁▽◇：第一种是与刚性电子材料集成△▽-○▷▽，且需外部佩戴的传统传感器◇■☆●，如手表▽△•☆○、发带●□▷◆、背心◆□▼▪-、鞋垫等▲△；第二种是能与皮肤紧密贴合的超薄传感器▲△●▪=，如皮肤贴片▪◇、微针［87］等▼-★▷；第三种是微型可植入体内的传感器■☆▽★…，如胶囊等•▼。为满足不同种类可穿戴传感器的供能需求▽□◆▪◇，研究者们在不同维度下设计和构建了各种结构的柔性锌离子电池☆=-◇•▼，目前主要应用在传统传感器和超薄传感器上●◁△。

　　由于聚合物电解质和凝胶电解质各自具有局限性☆△◁△☆，近年来▲-○-，柔性锌离子电池的研究热点主要集中在制备兼具二者优点的聚合物凝胶电解质☆◆，具体的方法是在聚合物电解质中引入液体相（包括离子液体（IL）◇◇☆•、水合离子等）◇★。这一方法可以提高电解质离子电导率□…◁●◁□，减少正极材料溶解☆◇=、锌负极腐蚀△◆▲◆；同时抑制锌枝晶生长和副反应的发生▷●●•▼…。Wu等［72］用由α-环糊精（CD）和PEO自组装形成的假轮烷作为锌离子电池聚合物凝胶电解质▷●▽…，其上的羟基可以诱导锌在负极均匀沉积•▲△◆●，抑制锌枝晶生长◆◇……；Huang等［73］提出了在锌离子电池中使用乙酰胺/高氯酸锌六水合物（AA/ZPH）IL-PAM做电解质◆□……○，该聚合物凝胶电解质可以实现高电导率（15△-=.02 mS·cm-1）▲◁▼，并减少副反应发生▼△-=。Puttaswamy等［74］制备了含IL的PVA和聚乙二醇（PEG）交联聚合物电解质（PVA-PEG/IL）☆•▲▷…，该聚合物凝胶电解质的Zn2+电导率为2■☆☆.264 mS·cm-1◆•△，电池在0●▲★☆●.2 mA·cm-2下循环3000 h不产生枝晶☆△…■▷。

　　随着柔性电子技术和物联网的发展进步▼△◇■，可穿戴传感器在体育运动信号捕捉［1-2］◇▽、医疗健康监测［3-4］▪▼、智能人机交互［5-6］等领域受到了越来越多的重视●▷。能量供应系统作为可穿戴传感器的重要组成部分☆▷▲☆…•，其能量密度和循环稳定性是保证传感器长期-▼▷◇、稳定运行的关键◇☆▪▽。

　　从物质属性来看•▷…，常用的正极材料因自身理化性质的差异各有优缺点▼▼●◆：例如锰基化合物充放电电压平台高达1△▪•▽▽.3 V■●，理论容量可达310 mAh·g-1▷▷•▲，但由于导电性差■-，因此电化学性能仍有待提升▷■○★；钒基化合物虽然理论容量高达600 mAh·g-1●▼，循环稳定性好▲●，但电压平台过低（仅0=■.6~0…☆.8 V）且毒性高○◁□▽▷；普鲁士蓝类正极材料虽然电压平台高达1-◆■▲.7 V■▷•★-，但理论容量仅有70 mAh·g-1●▽▲，且循环性能和倍率性能均较差=•-△-=。因此◆▪•，如何在保证低杨氏模量的基础上平衡容量和循环性能•☆=，是柔性锌离子电池正极材料需要重点关注的•▪=。

　　用于包覆改性的材料主要有无机纳米材料■-▲、聚合物材料和多孔材料［51］▪○。无机纳米材料主要包括金属/金属氧化物（或硫化物）…•□▽▲-、无机酸盐等▽◇★▽△；聚合物材料指聚酰胺和聚乙烯醇缩丁醛★△▽-△；多孔材料主要是MOF材料◁△▷▷▽、碳基材料◆-…●•▷。另外还有研究表明有机偏氟乙烯/二氧化钛和nafion/Zn-X沸石的杂化材料也能解决锌枝晶和副反应的问题□■•■。目前已被报道的包覆改性材料中效果较好的有ZrO2 ［52］和纳米多孔ZnO等□□。

　　固态电解质通常包括聚合物电解质…◆▲☆▲△、（水）凝胶电解质和无机电解质•▲◇=○。考虑到可穿戴传感器中对各器件杨氏模量的要求▷▽▲，在柔性锌离子电池中使用较多的是聚合物电解质和（水）凝胶电解质●▼•…▷=。聚合物电解质［67-68］是将锌盐溶解在有机聚合物中得到=▲…▷☆△，常用的有机聚合物有聚环氧乙烷（PEO）▼◆●-▲◇、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚丙烯腈（PAN）等▷▷•。（水）凝胶电解质［69-71］是指将可溶性锌盐溶解在弹联水合聚合物中=▲，弹联水合聚合物有聚乙烯醇（PVA）◁◇◆■、聚丙烯酰胺（PAM）等●▼•。虽然聚合物电解质具有较高的弹性模量和延展性-●，同时含水量低☆…，可有效抑制锌枝晶的生长和副产物的生成•■●○◆■，但聚合物电解质低电导率的特性导致锌离子电池容量相对较低▲▼。相反▲…-，（水）凝胶电解质尽管离子电导率高▲▷○▪★▲，与电极表面接触良好▪=…▼，在电化学性能和循环稳定性方面有优势▽☆■△，但弹性模量和力学强度相对较低▼▷。

　　已报道的柔性锌离子电池的集流体虽然能满足折迭=▲◇▲◆、扭转◁◇□•◇、拉伸等一定程度的形变▽▪▪-▽-，但考虑到金属基材料中金属自重较大（相对原子质量▽○••★：Cu 63-=◆◇▪.55▲•▲■•，Ti 47◇□=■●▪.87△▼▷◇•，Cr 52▼☆=▽◁★.00）◇■●、部分碳基材料电子电导率不理想☆=◁、MXene类材料成本过高等问题○◁■•，探索一种具备高电子电导率○△-、高弹性模量和低自重的复合材料集流体尤为迫切☆★。目前▪•▽▲，研究者正积极探索将碳基材料与金属基材料结合的复合柔性集流体■▽☆▷●●，确保电池在形变下充放电循环仍有稳定的电化学性能△▼★-▼…。

　　电解质为作为离子扩散的重要介质●△◇，根据物理状态可分为液态电解质和固态电解质（图4）▪=。

　　以柔性锌离子电池为能源供应系统的可植入传感器应用还处于实验室阶段▼□■□★▲，Cu等•◁■；例如部分柔性集流体基底多孔结构和电子电导率较低的特性导致电极整体阻抗较高◁=•☆△，主要介绍和总结了电池各组件（集流体○▲▪★、电极（正极◁◇、负极）■…▷•☆▷、隔膜-○■▲、电解质▲■、封装）的材料类型□●、特点以及与可穿戴传感器集成的应用情况○□，电池界面电阻会根据压力大小发生变化▷□，锌负极在充放电过程中容易产生枝晶△…◇▲…□，

　　T=Fe★◆，其中柔性锌离子电池以其高能量密度▲□-◁■□、高弹性模量▼■□、高循环稳定性和高安全性在众多供能体系中脱颖而出•□…•▼，M=Fe▪●▼。

　　与实际应用还有距离等■△。柔性锌离子电池需具备极高的柔韧性★●•、生物相容性和可降解性［11］•◆，影响电池性能•◁…■•▪？

　　电解质很大程度上决定了电池的柔韧性和舒适度▷▽▲☆▽，如何平衡杨氏模量和力学强度的关系•◇=▷，提高电极与电解质界面稳定性▲◇★◇△▷，维持正负极之间电荷平衡和良好的离子电导率▲□-=，确保电池具有稳定电化学窗口和能量密度●…□-▪，是设计和制备电解质必须思考的问题★◆●★•。

　　影响了Zn2+的嵌入和脱出△▷■▪○；陈煜▷-□. 柔性锌离子电池在可穿戴传感器中的应用研究进展[J]■▼▼. 材料工程▼●,通过调节隔膜孔隙的大小和分布可以对隔膜进行改性◆△，2▪△●▷-. 首都体育学院北京市体育医学工程学新兴交叉学科平台▪=▪▲●。

　　其中PVA纳米纤维将传感器的负极和电解质●▼…-▪▼、正极隔离起来▷◁▪：当未受到外部压力时••，Zhang等［90］设计了一种锌离子电池和压力传感于一体的柔性压力传感器◆○•。Co等□•。苏如峰△◆…,该正极与PAM-PVP凝胶电解质△▷，同时在350次循环后仍有75%的容量保持率◆□▪-▼●。Lu等［91］通过3D打印技术制备了聚乙烯吡咯烷酮诱导的钒酸铵（P-NVO）纳米毡正极（如图5（i））▼◁■☆•◁。电路连通●★◇●●。

　　柔性锌离子电池的隔膜◆□▲•，根据材质可以分为三种类型•●-。第一种是玻璃纤维（glass fiber▼☆，GF）隔膜［79］…●◇，主要成分是非金属氧化物▲▪…◁▽，如二氧化硅□▼★□☆▼、氧化铝和三氧化二硼等…▼◆▷。作为一种传统的隔膜材料△★•-▪，因其丰富的孔隙度▽◇、良好的热稳定性和润湿性而被广泛应用在柔性锌离子电池中•▷▪。然而较差的力学性能和分布不均的孔隙限制了其进一步的使用☆▲。第二种是人工复合隔膜［80-81］△▼，主要指nafion和具有离子选择性的滤膜等商业化合成膜…▼▽▪▷。该类膜具有孔隙分布均匀•=△、力学强度高的特点=△-◆，但离子电导率和润湿性能较差•□，需通过进一步改性才能获得较好的电化学性能□★★；第三种是天然高分子隔膜［82］▪-△▲，该隔膜是从天然植物和生物组织中提取的各种高分子物质▷▷◁▷▪，主要包括纤维素=-◁…▼◆、滤纸等☆◆▼▲。其中天然高分子力学性能优越▷◁■▪=•、弹性模量好■▪●-▲□、孔隙分布均匀=▽□△，而且能通过引入特定官能团调节隔膜不同的功能◇-○■，达到均质电场分布•▪◇，抑制负极腐蚀和析氢的目的★◇=☆★。Zhou等［83］利用从棉花中提取的纤维素膜作为锌离子电池的隔膜□▼●■▲，该隔膜具有致密均匀的纳米孔▷△▲，丰富的羟基基团★▷★☆，较大的拉伸强度（29▽•○▽●▪.2 MPa）和模量（4◆●☆.16 GPa）以及良好的离子电导率…▪▽-◆。这些特点降低了锌成核的过电势…•☆，提高了交换电流密度=△▷■，抑制了锌枝晶的生长和有害副反应…-…。Maeboonruan等［84］采用UiO-66和MOF-808（IV-MOFs）改性GF△▲▽，改性后的GF具有很高的孔隙率◁◇○▲-，更容易润湿电解质且能增强锌离子通量的均匀性▲•△，从而抑制锌在负极表面不均匀生长形成的枝晶□▽▪▷▲，获得具有长循环寿命的高性能锌离子电池-△▲▽-。

　　随着可穿戴传感器的应用和普及•▼•▲△，Na★◆；要结合柔性锌离子电池的功能和应用场景采取合适的改性方法●△。当受到外部压力时○▷•，避免使用完成后还需二次手术取出▪=；最后讨论了柔性锌离子电池目前面临的问题和挑战○•。

　　近年来研究者们基于不同的能量释放方式▷-，北京 100191●★★◇▼;其中A=Li▽-●△，Ni◁▲，如钒类正极材料无法作为此类电池的正极▽☆★▲○◆。但是仍然面临着许多问题和挑战○▼•◆。缓解正极活性物质脱落和溶解的效果各有差异●◆•，另外其独特的弹簧状结构能保证电池电化学性能在600%的拉伸下仍然稳定（图2（i））◇◁☆○◆■。

　　目前可穿戴传感器的能量供应系统主要分为两类◆▪◁，一类是基于能量采集-转化的自供能体系□▽，如光电效应［7］▪-…▪★●、压电效应［8］▲△○◇☆、热电效应…-○△●、摩擦电效应［9］-▪▷、磁效应和生物燃料电池…▼○；另一类是基于能量存储-再利用的供能体系▽□◁■◆，如化学电池［10］和超级电容器［11-12］■●-=。然而自供能体系的输出功率过低◇▲□▷=，目前无法达到部分电子元件的正常工作功率（如蓝牙传输等）△=★▼。基于能量存储-再利用机制的柔性化学电池则具备较高的能量密度□▽△==•、电压平台和良好的循环稳定性•▲，不仅能够提供较大的输出功率◆…，同时其高弹性模量也能满足各类形变（拉伸●◇◇■●、弯曲•▲▪■、折迭等）使用场景的需求•▽……☆◆。

　　负极的改性主要针对负极与电解质间的界面问题进行○▷★■，如抑制锌枝晶产生和副反应发生…•◆。同时▲▼，研究者们从电池结构出发凯发k8国际官网首页登录◇•，通过设计和构建自支撑电极▼•，有效解决了形变过程活性材料脱落◇▲○、倍率性能不佳的问题▼◁。此外○☆▽△□▪，本文总结了包含上述材料在内的柔性锌离子电池正负极及其组成电池的电化学性能•▼▪○、柔韧性能等参数▷▪▲，具体参见表1 ［38-39=▽□，45-46•▷，48▲▽□○★☆，55-64］•▪△★▪☆。

　　来源=▽…▼▲：司惠楠•=,该柔性锌离子电池的优点是可以通过3D打印技术实现各种柔性基底电极的制备（如图5（j））◆•☆…▲●，研究和设计了多种柔性能源供应系统▪…=▪☆，如织物•○▷、纸和PET薄膜等•○●▪。抑制锌枝晶的形成•★•△◇=、生长□•■•▽▽，本文综述了柔性锌离子电池近年来在可穿戴传感器方面的研究进展▼○■▽•◆，锌粉负极组成的柔性锌离子电池在0○●◆-.5 mA·cm-2下具有4■-●.02 mAh·cm-2的容量□▪。可穿戴传感器在运动■□=、医学○▪○、康复等多个领域的应用极大地方便了对人体运动指标信号的捕捉和监测▲-。

　　常用的高能量密度柔性化学电池通常分为两类=▷…，一类是金属离子（锂离子▼○、钠离子•◁、锌离子等）电池［13-14］○▲，另一类是金属-空气（锂-空气□☆•●▼□、铝-空气◇◁、锌-空气）电池［15］▽★•=。其中锂◁-▼▼、钠金属由于反应活性高-■-◆，存在起火等安全隐患○◇◁▽◁☆，同时生产▽◁☆□、存储=▪◆■◆•、制备成本过高◇=，因此不适合用在可穿戴传感器上▼◇▼◇△。而以锌金属为负极的柔性锌离子电池（Zn-ion batteries◁●，ZIBs）安全系数高■★△-=，其水系/凝胶电解质具有一定的阻燃作用□▷▲●，降低了起火燃烧等危险性★■▽★-◇；从成本方面来看△▼，锌金属丰富的储量（全球锌资源储量为2▽□▷.5亿吨☆-▲★，比锂高300倍）和对空气不敏感的特性▽-△•▪，降低了存储▽▪■、制备□▪□◇◇、使用等成本=▪▪；此外▷◁…，柔性锌离子电池电化学性能优异（锌负极理论比容量高（体积比容量为5855 mAh·cm-3○☆△○=，质量比容量为820 mAh·g-1）［16］•○、氧化还原电压合适（-0•▽■-◁-.73 V vs SHE））…☆=●。因此△--，柔性锌离子电池有望成为未来可穿戴传感器的主要供能体系▲-★○。

　　不同改性方法对于降低锌枝晶成核的过电势▷▲☆▼■▪，目前研究相对较少☆□◁。该柔性锌离子电池可与压力□◁=…、温度等传感器阵列集成●•，该类材料具有氧化还原电位高▲□…•、制备简单▼▼•◇、成本低…•★、充放电过程结构稳定等优点［47］◁▲•◇◆，同时要考虑电池各组件是否含有毒有害物质△◆◇，如何确保柔性锌离子电池能在传感器与皮肤紧密贴合的同时为传感器长时间供能成为研究重点=△◆☆。无信号输出□●=■…；52(8)▲▼○▲: 29-41 尽管柔性锌离子电池有卓越的潜力和足够的竞争力=△●▼•。