水系单价离子电池由于具有快速充电能力和较高的功率密度，近年来在大规模储能中具有广阔的应用前景。近年来，普鲁士蓝类似物、聚阴离子类化合物和层状氧化物因其成本低和理论容量高而被广泛开发为水系单价离子电池的正极。此外，人们也已经提出了诸多设计策略，通过减少自由水分子的数量和引入电解液添加剂来扩大其电化学稳定窗口。

基于此，阿德莱德大学郭再萍教授，中南大学Wenchao Zhang总结了正负极材料的优缺点，并从结构工程、形貌控制、元素组成和界面设计等方面综述了各种策略与电化学性能的关系。最后为水系单价离子电池的设计提供合理的原则，并指出潜在的未来发展方向。

文章要点

1）作者总结了用于水基单价离子电池的各种正极材料，包括：i）具有较高的理论能量密度和优异的倍率性能的普鲁士蓝（PB）及其类似物（PBAs）；ii）聚阴离子型电极材料可以定义为含有一系列四面体阴离子单元(XO₄)^n-或其衍生物(X_mO3_m+1)^n-（X=S、P、Si、As、Mo或W）与强共价键合的Mo_x多面体（其中M代表过渡金属）的聚阴离子型化合物；iii）层状氧化物因其具有二维(2D)轨道的高倍率性能和优异的理论容量而备受关注。

2）作者总结了用于水系单价离子电池的负极材料。合适的负极材料在水溶液中具有令人满意的容量和合适的工作电位，因此迫切需要寻找候选材料来构建实际应用的水系单价离子电池。

3）水系电池（ABs）的窄电化学稳定窗口（1.23 V）一直阻碍着其应用，导致有限的负极材料和正极材料的选择。最近发现的“盐中水”(WISE)和“双盐中水”(WiBS)电解液通过减少可溶剂化阳离子的自由水分子的数量来扩大电压窗口，并通过在负极表面上的阴离子还原形成固体-电解质界面(SEI)。

参考文献

Fangli Zhang, et al, Recent Progress and Future Advances on Aqueous Monovalent-ion Batteries towards Safe and High-power Energy Storage, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202107965

https://doi.org/10.1002/adma.202107965