修建范畴对可继续且高效的储能处理方案日益增长的需求，推动了创新资料与技能的探究。本研讨展示了用于自供电修建储能的可充电水泥基固态镍铁电池的开发与表征。该水泥基电解质体系包含水泥、硅砂、离子交换树脂，以及碱性溶液，针对高离子电导率进行了优化。镍和铁电极是经过在碳纤维网和镍泡沫基底上电镀制备的。广泛的电化学测验，包含“
循环伏安法，电化学阻抗谱（electrochemical impedance spectroscopy）和充放电评价，以及扫描电子显微镜（scanning electron microscopy）和能量色散X射线光谱分析（energy dispersive X-ray spectroscopy），被用于评价电池功能。结果标明，镍泡沫电极在放电容量、功率和方面明显优于碳纤维网电极。
能量密度值得注意的是，水泥基电池完成了超越11 Wh/m的最大均匀能量密度。超越30个循环。研讨得出结论，镍泡沫基底坚固且相互连接的结构增强了电化学活性和离子传输，使其成为水泥基电池的优异电极资料。这项研讨为将水泥基电池整合到修建物的自保持动力体系中供给了具有远景的见解，突显了其在储能范畴实际使用的潜力。
引言
现代时代的挑战——以电网不安稳、动力需求变化以及可再生动力整合的呼吁为标志——凸显了修建内部对有用储能处理方案的火急需求[[1], [2], [3]]。处理这些急迫问题关于保证安稳的电力供应、缓解峰值需求压力以及推进可继续发展目标至关重要[[4], [5], [6]]。储能技能范畴一个充满远景的前沿方向是对水泥基电池的探究与开发，这为满足日益增长的可继续且高效动力处理方案的需求供给了一种新颖的方法[[7], [8], [9]]。
水泥基资料因其耐用性、适应性和本钱效益而在修建范畴广受推重，在各种结构使用中发挥着关键作用[10,11]。水泥固有的孔隙率和碱性使其成为固体电解质的理想基体，可以提高离子电导率并有利于碱性电池的化学反应[[12], [13], [14]]。水泥的这一共同属性使其非常合适容纳电池技能[15,16]。
前期已有一些尝试将混凝土转化为电池，用于搜集和贮存可再生动力，并逐渐提高其电学功能。Burstein 和 Speckert [17] 的前驱性研讨探究了以水泥为根底的电池作为电化学电源的可行性。他们的体系采用硬化水泥浆体作为电解质，以圆柱形铝作为阳极，圆柱形铁作为阴极。该研讨标明，在 250 nA/cm² 的低电流密度下，该电池可以完成 100 nW/cm² 的作业功率输出，凸显了一种具有重大实际使用潜力的前瞻性电池规划。与此相似，Meng 和 Chung [18] 研讨了水泥基复合资料电池的可行性。他们揭示了水泥浆体是一种可行的基体，其孔隙溶液可充当电解质。该研讨展示了将锌颗粒作为阳极、二氧化锰颗粒作为阴极，并在两个区域均加入炭黑作为导电添加剂。他们开发的电池完成了高达 0.72 V 的开路电压、120 μA 的电流以及 1.4 μW/cm² 的功率输出。
优化可充电水泥基电池的规划关于其在修建结构中的广泛使用至关重要。随后，研讨人员在资料和配比方面逐渐提高了水泥基电池的功能。Byrne等[19]经过测验各种电解质添加剂、电极资料和配置优化了水泥基电池。他们发现高水灰比、炭黑、减水剂、盐类和硅灰明显提高了电压、电流和电池寿数。Chen等[20]研讨了用于固态储能的地聚合物基电池。他们合成的地聚合物（由10 M KOH碱活化粒化高炉矿渣制备）表现出高离子电导率、快速硬化以及相似水泥的力学功能。该电池完成了0.97 V的安稳电压，并在0.13 mA/cm²下到达了507 μW/cm²的最大功率密度。此外，Magotra等[21]利用稻壳灰（RHA）制备了白水泥砖燃料电池（WC-BFC）。他们的WC-BFC展现出明显的功率密度，在RHA浓度为12%时峰值到达2008.93 mW/cm²。Arjun等[22]最近的研讨深入探讨了经过掺入离子导电颗粒和电子导电颗粒来增强水泥基电池。他们的研讨重点在于提高水泥基电解质的离子电导率以提高电气功能。Rampra
在使用研讨中，Holmes等[24]、Byrne等[25,26]探究了用于钢筋混凝土阴极保护的水泥基电池。他们的试验标明，由Portland水泥、水、碳黑、盐溶液和金属阳极（镁、铝或锌）制成的电池发生的电能足以有用极化腐蚀电流。Nadzri等[27]研讨了有机富锌漆作为阴极保护体系中水泥基电池的阳极。研讨结果标明，单层富锌漆发生了最高的峰值电流6.70 mA，并且与两层和三层富锌漆涂层比较，表现出更优越的28天使用寿数。Joseph的研讨[28]调查了为钢筋混凝土结构中的阴极保护体系供电的水泥基电池。经过在电池试件中使用电极板作为阴极和阳极，该研讨评价了电解质功能、内阻和质量丢失。虽然电流密度值各异，但这些电池在集成到外加电流阴极保护体系中方面展现出了潜力。此外，Hire等[29]研讨了用于为腐蚀监测无线传感器网络供电的钢筋混凝土电池。他们证明，即使没有自动阴极保护，1–12.4 μW的功率也足以支撑每月一次的数据传输，且对结构影响微乎其微。但是，水泥基电池的功能依然有限[30]。
前期的研讨仅限于不可充电的水泥基电池（一次电池）。在此研讨根底上，Zhang 和 Tang [31] 开发了一种可充电水泥基电池，其采用铁和锌作为阳极，镍基氧化物作为阴极。他们将短碳纤维添加到水泥基电解质中以提高其导电性。他们的试验触及测验经过粉末混合和金属涂层技能制备的各种电池组合，终究确认经过金属涂层制备的 Ni-Fe 电池表现出更优异的功能。这种水泥基电池在六次充放电循环中完成了 7 Wh/cm² 的均匀能量密度。此外，Yin 等人 [32] 在开发可充电水泥基电池方面取得了重大进展。他们的结果标明，这些电池具有令人等待的特性，例如水泥基电解质的高离子电导率以及超越 100 次循环的安稳充放电行为。
