目前電池的后續(xù)發(fā)展主要依靠以下幾個(gè)方面：高性能電極/電解液材料和創(chuàng)新的電池設(shè)計(jì)。由于鹵素具有氧化還原電位高、成本低、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，鹵素在電池中的應(yīng)用得到了廣泛研究。

在此，南京大學(xué)金鐘教授等人總結(jié)了近年來(lái)在鹵素相關(guān)可充電電池應(yīng)用方面取得的進(jìn)展。電池化學(xué)中使用的鹵素物質(zhì)主要遵循兩個(gè)不同的概念：

（i）參與充電/放電的氧化還原反應(yīng)

（ii）作為其他特定功能的關(guān)鍵無(wú)氧化還原成分，例如促進(jìn)電荷轉(zhuǎn)移和組成電極或電解質(zhì)化合物。

作者總結(jié)了鹵素種類的功能如下：首先，含鹵素的化合物包括金屬鹵化物和金屬氧鹵化物，用于組成電極；第二，用于摻雜電極的鹵素；第三，電解質(zhì)中的鹵素化合物，包括液相和固態(tài)電解質(zhì)以及固體電解質(zhì)界面；第四，基于鹵素轉(zhuǎn)換的電池化學(xué)物質(zhì)，從非液流和氧化還原液流電池中的氯到碘；第五，鹵素物種作為某些電極合成的犧牲品。

圖1. 雙電解質(zhì)固態(tài)氟離子電池示意圖

此外，作者總結(jié)了目前主流電池家族的不同類型，重點(diǎn)討論了鹵素與相應(yīng)的關(guān)鍵電化學(xué)性能和特殊功能之間的關(guān)系。最后介紹了剩余的挑戰(zhàn)和可能的機(jī)遇：

（1）使用含鹵素復(fù)合電極的剩余障礙是其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、電子導(dǎo)電性差和離子遷移有限，含鹵素化合物的合理設(shè)計(jì)和制備有望改善電化學(xué)性能；

（2）目前的含鹵素固態(tài)電解質(zhì)仍然面臨著缺乏深入的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)的挑戰(zhàn)，建議進(jìn)一步研究了解鹵素?fù)诫s的影響；

（3）溴在氧化還原液流電池中得到了廣泛的研究，這避免了復(fù)雜電極設(shè)計(jì)和制造的困難。然而，交叉污染仍然是這種氧化還原液流電池面臨的挑戰(zhàn)，導(dǎo)致需要昂貴的膜；

（4）應(yīng)充分避免鹵素物種的腐蝕，以避免電池壽命和安全性等性能下降；

（5）原位和非原位表征對(duì)于說(shuō)明潛在充電/放電機(jī)制非常重要，建議進(jìn)行更充分表征。

圖2. 基于碘轉(zhuǎn)化的電池化學(xué)的關(guān)鍵參數(shù)匯總

Halogen-Enabled Rechargeable Batteries: Current Advances and Future Perspectives, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.11.048