第一作者：李新亮

通訊作者：李新亮、支春義

通訊單位：鄭州大學(xué)、香港城市大學(xué)

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鹵素驅(qū)動(dòng)靜態(tài)轉(zhuǎn)換電池（Halogen-powered static conversion batteries, HSCBs）在能量存儲(chǔ)應(yīng)用中蓬勃發(fā)展。這類電池屬于二次非液流電池，通過可逆改變電極或/和電解液中鹵素的化學(xué)價(jià)態(tài)來轉(zhuǎn)移電子，與經(jīng)典的搖椅式電池不同。

為此開發(fā)的活性鹵化物化學(xué)品包括有機(jī)鹵化物、鹵化鹽、鹵化無機(jī)物、有機(jī)-無機(jī)鹵化物以及研究最多的元素鹵素。此外，基于多電子轉(zhuǎn)移和有效反應(yīng)途徑，已發(fā)現(xiàn)各種氧化還原機(jī)制，有助于提高HSCBs的電化學(xué)性能和穩(wěn)定性。

本綜述討論了HSCBs的現(xiàn)狀及其電化學(xué)機(jī)制與性能相關(guān)性。首先詳細(xì)闡述了HSCBs中涉及的基本氧化還原機(jī)制、熱力學(xué)、轉(zhuǎn)換和催化化學(xué)以及質(zhì)量或電子傳輸模式。最后，對(duì)面臨的挑戰(zhàn)和高能量鹵素陰極在能量存儲(chǔ)設(shè)備中實(shí)際應(yīng)用的機(jī)遇提出了展望。

圖文導(dǎo)讀

圖1：鹵素驅(qū)動(dòng)靜態(tài)轉(zhuǎn)換電池發(fā)展中的代表性突破。

圖2：電化學(xué)活性鹵素化學(xué)品示意圖。

圖3：全鹵素電池配置與靜態(tài)轉(zhuǎn)換化學(xué)的示意圖。

圖4：多樣化的靜態(tài)轉(zhuǎn)換化學(xué)。

圖5：鹵素驅(qū)動(dòng)靜態(tài)轉(zhuǎn)換化學(xué)的挑戰(zhàn)和改進(jìn)方法。

總結(jié)展望

盡管活性鹵化物化學(xué)品和氧化還原化學(xué)取得了顯著進(jìn)展，但HSCBs仍未成熟，尚未滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。未來的研究重點(diǎn)應(yīng)關(guān)注合成化學(xué)，開發(fā)新的活性鹵化物，以及探索先進(jìn)的多電子轉(zhuǎn)移模式。此外，加強(qiáng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、開發(fā)先進(jìn)的表征技術(shù)、以及開發(fā)具有強(qiáng)大操作環(huán)境適應(yīng)性的HSCB化學(xué)也是必要的。HSCBs必須適應(yīng)快速擴(kuò)展的應(yīng)用場(chǎng)景，包括極端溫度、壓力、機(jī)械變形、快速充放電和電磁-紅外輻射等。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Halogen-powered static conversion chemistry

期刊：Nature Reviews Chemistry

DOI：10.1038/s41570-024-00597-z