综述：碳材料改性阴极在柔性电池中的研究进展

　　（编辑推荐）本综述系统梳理了基于碳材料的柔性电池阴极改性策略，涵盖导电材料掺杂、表面结构处理、电极宏观结构调控等方法，重点分析了锌电池（FZBs）、锂电池（FLBs）、超级电容器等不同体系及1D/2D/3D结构的性能优化路径，为兼具高电化学性能（如能量密度2600 Wh kg-1 ）与机械柔性的电极设计提供理论指导。

　　

Abstract
柔性电池作为能在变形条件下稳定工作的储能器件，在可穿戴设备、生物医学等领域应用广泛。然而阴极材料的导电性与柔性平衡问题制约其发展。碳基材料通过掺杂导电材料、表面处理、多层复合等改性手段，可显著提升电化学性能。

Introduction
随着智能纺织品和便携设备的兴起，传统刚性电池（如锂/锌/钠电池）因电极-集流体易分离而难以满足需求。柔性电池需在弯曲、拉伸时保持稳定，其阴极设计面临离子传导路径长、活性位点不足等挑战。碳材料按维度可分为：1D（碳纳米管）、2D（石墨烯）、3D（多孔碳），但单一材料存在比容量低（如碳纤维）、循环衰减等问题。通过螺旋结构编织或前驱体处理可改善导电性，而微观结构调控（如构建多孔碳）能增加活性位点。

Preparation methods
阴极改性技术分为六类：

1. 导电材料掺杂：将金属颗粒（如Ag纳米线）嵌入碳纤维，提升电子迁移率；
2. 表面处理：等离子体刻蚀碳布形成粗糙表面，增强电解质浸润性；
3. 宏观结构设计：将碳纳米管平行排列后螺旋加捻，使拉伸导电性提升300%；
4. 化学性质调控：氮掺杂石墨烯可优化锂硫电池中多硫化物的吸附；
5. 多层复合：石墨烯/碳纳米管夹层结构缓解电极体积膨胀；
6. 前驱体处理：热解生物质制备分级多孔碳，比表面积达2000 m²
   g^-1
   。

Electrode modification in different flexible batteries

• 锂硫电池（LSBs）：三维碳海绵负载硫，抑制多硫化物穿梭效应，能量密度提升至1800 Wh kg^-1
  ；
• 锌电池（FZBs）：碳布表面生长ZnO纳米阵列，循环寿命延长至500次；
• 超级电容器：激光雕刻石墨烯薄膜，体积电容达300 F cm^-3
  ；
• 新兴钠/钾电池：碳纳米管包覆Na₃
  V₂
  (PO₄
  )₃
  ，钠离子扩散速率提升5倍。

Classification of flexible batteries based on structural characteristics

• 1D结构：碳纤维基纱线电池可编织入智能服装，弯曲1000次后容量保持率95%；
• 2D结构：石墨烯/织物复合电极实现面容量10 mAh cm^-2
  ；
• 3D结构：碳气凝胶支撑的立体电极使体积能量密度突破50 Wh L^-1
  。

Summary
尽管改性碳材料在柔性电池中取得进展，工业化仍面临成本控制、工艺标准化等挑战。未来方向包括开发自修复碳基复合材料、人工智能辅助结构设计等。