Advanced Function Materials:水性金属离子和金属空气电池电极材料的本征结构修饰

相比于传统非系电池,水系电池由于使用水作为电解质溶剂能有效解决电池由于热失控而导致的燃烧和爆炸等安全隐患。此外,得益于低成本、组装工艺简便、安全可靠和环境友好等优势,水系电池在消费电子设备、智能传感、柔性电池和大规模储能等领域均表现出较大的应用潜力。不幸的是,由于水系电解质本身较高的反应活性,电极材料往往遭受活性物质溶解、结构不稳定、副反应(析氢和析氧)和较差的电催化活性等挑战,极大地影响水系电池的能量密度和循环稳定性。因而, 对电极材料策略的研究是提升水系电池整体性能和实现产业化应用的重中之重。

近日,哈尔滨工业大学(深圳)黄燕教授等人概括了有关水性金属离子和金属空气电池中电极材料的本征结构改性的最新报道,重点介绍各种调控策略,涉及空位设计,层间预嵌入,元素掺杂,以及不同策略对电极材料的电子和物相结构的作用机制进行深入分析。最后,作者总结了综述的简要结论,并对水系电池的发展中所面临的挑战而提出一些建设性的观点,以激发对用于水系电池中储能的复杂而合理结构的电极材料设计和制造进行更多的创新研究。该成果以题为“Intrinsic Structure Modification of Electrode Materials  for Aqueous Metal-Ion and Metal-Air Batteries”发表在Adv. Funct. Mater. (DOI: 10.1002/adfm.202006855)。哈尔滨工业大学(深圳)博士研究生凌苇是本文第一作者。