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在各種水系電池系統中，水系銨離子電池（AIBs）以其資源可承受性和極具競爭力的電化學性能等獨特優勢，在未來大規模智能電網應用的低成本儲能系統中顯示出巨大潛力并受到了廣泛研究。然而，水系AIBs的研究仍處于起步階段，AIBs系統仍有許多科學問題值得探索，因此對其發展現狀進行系統總結是非常緊迫和必要的。

圖1. 水系AIBs的工作原理

在此，溫州大學金輝樂教授、侴術雷教授等人全面概述了水系AIBs的最新研究進展，及時詳細總結了AIBs中的電解液和電池化學并指出了進一步的挑戰和機遇。

首先，作者介紹了水系AIBs的工作原理，其遵循普遍的“搖椅”式工作原理，以NH₄⁺的形式在電池內部的正負電極之間來回傳遞。然后，作者總結了用于水系AIBs的各種電極材料和電解液并討論了研究現狀。其中，正極材料包括六氰基鐵酸鹽、釩氧化物和有機聚合物等，負極材料包括過渡金屬氧化物/硫化物、有機化合物等。

此外，根據其溶解度討論了AIBs中不同濃度（稀釋和濃縮）電解液的研究進展。接下來，作者簡要描述了用于研究水系AIBs系統中的電化學-結構關系的關鍵技術，包括原位/異位衍射、電子顯微鏡、X射線光電子能譜、振動光譜技術及理論模擬/計算等。

圖2. 水系電池研究中常規表征方法的示意圖

最后，作者展望了未來水系AIBs的發展：

（1）電極材料方面，PBAs因其優異的電化學行為和與NH₄⁺完美匹配的晶格結構而成為眾所周知的電活性材料，但其相對較小的質量密度導致無競爭力的低體積容量。此外，與正極相比，負極材料似乎受到的關注相對較少；

（2）電解液方面，理想的電解液通常需要具有實現NH₄⁺快速傳輸的高離子電導率、穩定且寬的電化學窗口、無寄生副反應且與電極材料相容性好等特點。此外，電解液添加劑在提高電解液和電池性能方面也發揮著重要作用；

（3）電池類型方面，與水系單離子電池相比，以NH₄⁺和二次離子作為電荷載體的銨基混合或雙離子電池可提供更高的工作電壓和能量密度。同時，柔性水系AIBs在柔性可穿戴電子產品中也顯示出潛在應用。因此，銨基混合或雙離子電池和柔性水系AIBs需要更多的研究來支持其發展。

圖3. 水系NH₄⁺存儲方面的最新研究進展

Research Development on Aqueous Ammonium-Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202112179

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金輝樂/侴術雷AFM綜述: 水系銨離子電池的研究進展

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