东北师大朱广山/王恒国Mater. Today：双离子电池电极材料的最新进展

被称为“摇椅电池”的锂离子电池(LIBs)在消费电子和能源汽车领域取得了巨大成功。然而，锂、钴资源短缺导致成本飙升，以及对性能和安全性需求的不断提高，迫切需要开发高效的电池系统。

双离子电池（DIBs）基于不同的工作机制，在充放电过程中同时涉及阳离子和阴离子，由于其环保、成本低、安全性好、工作电压和能量密度高等优势，有望成为传统电池的替代品。尽管有这些优点，DIBs也面临着各种挑战，包括嵌入型石墨电极导致的容量有限以及大阴离子嵌入和高压电解液分解导致的循环寿命缩短。为克服这些挑战，目前采取了各种有效的策略，也报道了许多鼓舞人心的成果。

东北师范大学朱广山、王恒国等简要概述了DIBs的历史、机理和构型，重点总结了DIBs电极材料的最新发展，涵盖无机电极材料和有机电极材料，以及它们在各种金属基DIBs中的应用。

图1 锂离子电池和双离子电池的工作机制示意图

不同的电极材料各有优缺点：石墨正极以其独特的层状结构而闻名，它可以可逆地嵌入各种阴离子，但由于体积膨胀大和电解液分解严重，导致阴离子存储能力有限，循环性能较差。阴离子嵌入的高工作电位也是亟待解决的问题。

随着摇椅式电池的研究途径，无机负极材料现在被积极开发为有前景的电极材料，而大体积膨胀导致的差循环性能以及从消耗型矿物资源中制备它们是大规模应用的限制因素。

图2 嵌入石墨不同阶段的示意图

有机电极材料具有环境友好性和易于回收/处置的特点，但它们的弱导电性、在非质子电解液中的高溶解性，以及难以以可承受的成本大规模生产是可能实际应用的关键弱点。

因此，需要大力克服这些限制和挑战，开发高性能电极材料以提高 DIBs 在 ESS 中的竞争力是当务之急。最后，作者液提出了一些克服这些挑战的建议以及可能的解决方案策略。

图3 DIBs未来发展方向示意图

Recent developments in electrode materials for dual-ion batteries: Potential alternatives to conventional batteries. Materials Today 2021. DOI: 10.1016/j.mattod.2021.11.008

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东北师大朱广山/王恒国Mater. Today：双离子电池电极材料的最新进展

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