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寧波大學(xué)舒杰EnSM: 深入了解陰離子存儲電池：材料、特性和挑戰(zhàn)

近年來，陰離子存儲技術(shù)因其高能量密度被認(rèn)為是典型金屬離子電池的有前途的替代技術(shù)，包括鹵素陰離子（F^–，Cl^–，Br^–，I^–）和復(fù)合陰離子（PF₆^–, BF₄^– , FSI^– , 等）。對陰離子存儲的研究不僅可以開發(fā)電池，還可以將其擴展到更新穎的電池概念，如海水淡化和雙離子電池（DIBs）。

然而，理論和實際性能的差異是陰離子存儲發(fā)展的關(guān)鍵問題。因此，了解各種電池的工作機理和性能提升的方法對于未來陰離子電池系統(tǒng)的發(fā)展是必要的。

為此，寧波大學(xué)舒杰教授等人詳細(xì)回顧了各種陰離子存儲技術(shù)在電極材料和電解質(zhì)方面的研究進(jìn)展和挑戰(zhàn)。在這篇綜述中，作者全面報道了各種陰離子的儲存，包括鹵素和復(fù)合陰離子，特別突出了各種負(fù)離子存儲的電極材料和電解質(zhì)，最后得出結(jié)論并給出前景。

作者總結(jié)了在電化學(xué)過程中大半徑陰離子導(dǎo)致巨大的電極體積變化的關(guān)鍵問題，電極和電解液的副反應(yīng)是由電極材料的粉碎和分解引起的，這些觸發(fā)因素總是導(dǎo)致循環(huán)能力差和反應(yīng)動力學(xué)緩慢。此外，具有優(yōu)異離子電導(dǎo)率、強電化學(xué)穩(wěn)定性、寬電化學(xué)窗口和電極兼容性的合適電解質(zhì)對于陰離子電池的改進(jìn)也是必不可少的。

圖1. 負(fù)離子儲能的發(fā)展歷程

最后，作者還提出了分別針對氟離子電池、氯離子電池、金屬溴化物/碘電池以及雙離子電池發(fā)展的有效建議?？傊庪x子電池是除陽離子電池之外，還有很大發(fā)展前景的一類電池。負(fù)離子存儲的研究不僅可以應(yīng)用于各種負(fù)離子電池的開發(fā)，還可以擴展到基于各種陰、陽離子的DIBs。

此外，它們在未來的海水淡化技術(shù)和海水凈化方面具有很大的應(yīng)用前景。因此，綜合總結(jié)和分析各種陰離子的儲存行為是非常有意義的。

圖2. 不同電池技術(shù)的比較以及電池示意圖和反應(yīng)方程式

Insight into Anion Storage Batteries: Materials, Properties and Challenges, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.011

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