载流子是决定电池化学性质和性能的基本组成部分。研究发现，非金属载流子是水系电池中金属载流子的有效替代品，可实现快速动力学，较长的循环寿命和较低的制造成本。非金属载流子不仅可以插入电极骨架中，在其中建立共价离子键，而且还可以用作电荷转移的可逆氧化还原中心，与基于金属载流子的电池相比，具有卓越的性能。

有鉴于此，香港城市大学支春义教授，美国俄勒冈州立大学纪秀磊教授综述了阳离子和阴离子非金属载流子在水系电池中的研究进展。

文章要点

1）作者首先阐明了非金属载流子种类，电荷存储机制和电池构型。重点总结了阳离子和阴离子非金属载流子及其与电极材料的独特相互作用的最新研究。

2）作者接下来基于多个电池参数，例如成本，反应电位范围，容量，倍率性能和循环寿命等，评估了具有不同非金属载流子的电池性能。

3）作者最后比较了非金属载流子和金属载流子的存储性能，并讨论了用于构建基于非金属载流子的水系电池的电极反应设计原理以及电极材料的选择标准。

Liang, G., Mo, F., Ji, X. et al. Non-metallic charge carriers for aqueous batteries. Nat Rev Mater (2020)

DOI：10.1038/s41578-020-00241-4

https://doi.org/10.1038/s41578-020-00241-4