锂离子电池已经被证明是最有影响力的电池技术，它们被广泛应用于便携式电子产品、电动工具、和电动汽车。值得注意的是，2019年诺贝尔奖化学奖授予了三位杰出的锂离子电池领域专家，即 John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham和Akira Yoshino。然而，锂的丰度有限，可能没有足够的Li资源用于电网储能和电动汽车。因此，开发新一代可充电电池同样至关重要。于此，小编通过检索文献，挑选了几篇有代表性的文献，和大家一起了解几种储能电池的开发情况。

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本文来源：微信公众号 材料人 ID：icailiaoren

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01 Al离子电池

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作为地球上第三丰富的元素，铝已经引起了人们的极大关注，其可用于可充电铝离子电池。与可能会带来一些安全风险的有机电解质相比，水系铝离子电池不仅弥补了非水体系的缺陷，而且扩大了铝离子电池的可能用途。非水体系的铝离子电池成本低、不易燃烧、生产工艺简单，安全可靠。然而，由于水系电解质的电位窗口(1.0-2.0 V)很窄，因此对水系铝离子工作电极材料的选择有一定的要求。如何选择合适的工作电极材料是一个难题。

具有沸石的性能和多种价态的过渡金属离子，普鲁士蓝（PBAs）可以通过氧化还原反应快速取代水系电解质中的碱金属离子，实现快速充放电，并应用于二次电池和超级电容器领域。PBAs具有三维(3D)开放式框架结构和离子迁移，制造工艺简单，电化学活性良好，其在作为电极材料方面显示出巨大的潜力。Pang等人[1]创造性地利用水热法和低温煅烧过程，合成了六氰酸钴钾K2CoFe(CN)6纳米晶。与之前的无序分散的PBAs对比，K2CoFe(CN)6的结构尺寸均匀，结构紧凑形成一个类似中国传统建筑结构的毛刺拼图框架。考虑到电子导电性，这样一个高度堆叠的PBA结构不仅大大降低了离子迁移时间，提高了电化学活性。为了进一步研究K2CoFe(CN)6的电化学性能，制备了以K2CoFe(CN)6为工作电极和以1 M Al(NO3)3为电解液的铝离子电池，并进行了电化学测试。制备的K2CoFe(CN)6电极材料的可逆放电容量为50mAh/g，在0.1 A/g电流密度下表现出理想的循环稳定性。

图1. K2CoFe(CN)6电极材料的表征结果[1]。

图2. 以K2CoFe(CN)6为工作电极和以1 M Al(NO3)3为电解液的铝离子电池性能[1]。

02 Li-CO2/O2离子电池

最近，Li-CO2/O2电池受到了极大的关注。它不仅仅具有比传统的锂离子电池更高的理论能量密度，同时也是一种有效利用二氧化碳的方法。形成固体Li2CO3是二氧化碳基电池循环过程中的一个普遍事件。当二氧化碳和氧气的混合物作为电池阴极的原料，放电过程为4Li++ 2CO2+O2+ 4e-→2Li2CO3。因此，有效分解Li2CO3的是确保二氧化碳基电池性能的关键因素。为了有利于Li2CO3的分解，采用一些氧化还原介质，如单核和双核钴酞菁是一种有效的策略。正极催化剂作为电池的重要组成部分，起着促进Li2CO3分解的重要作用。包括CNT和rGO的碳催化剂, 金属氧化物如NiO和Mn2O3，贵金属如Ru和IrO2，都可作为分解Li2CO3的正极催化剂。然而，在实际使用过程中的稳定性还远远不能令人满意。因此，必须这开发高效、稳定的Li2CO3分解正极催化剂。另一个密切相关的问题，介观尺度和微观尺度的界面工程已被证明是一种调制局部电子结构和催化性能的有效策略。特别是与不同化学物质组成和强度的介观尺度固-固界面相互作用，可以通过纳米复合材料的尺寸可控合成和/或结构工程实现。