南京大学金钟EnSM：卤素电池的研究进展

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卤素元素被广泛应用于电池的化学过程中，从金属离子电池到卤素离子电池和氧化还原液流电池。在电池化学中，使用的卤素种类主要遵循两个不同的概念：(i)参与充放电的氧化还原反应，(ii)简单地存在于电池系统中的其他特定功能，而没有氧化还原反应，如促进电荷转移、组成电极或电解质化合物和稳定电极/电解质界面。

南京大学 金钟教授 对卤素电池化学性质进行了全面 的 概述，包括金属离子、卤素离子、熔盐、金属卤素和氧化还原液流电池。重点研究其在电池运行过程中的功能以及如何提高电化学性能。卤素种类的功能总结如下：

首先，含卤素的化合物，包括金属卤化物和金属氧卤化物，用于组成电极；第二，用于掺杂电极的卤素；第三，电解质中的卤素化合物，包括液相和固态电解质以及固体电解质界面； 第四， 基于卤素转换的电池化学物质，从非液流和氧化还原液流电池中的氯到碘； 第五， 卤素的种类作为某些电极合成的牺牲品。

同时 ， 总结了目前主流电池家族的不同类型，重点讨论了卤素与相应的关键电化学性能和特殊功能之间的关系。

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图1卤素可充电电池化学原理

图2 海水电池

图 3 双电解质固态 氟 电池

展望

（1） 从电极和电解质的角度对无氧化还原卤电池化学进行了讨论。在电极部分，我们进一步根据不同类型的材料对所报道的研究进行了分类，包括金属卤化物化合物、金属氧卤素化合物、含氟金属基聚阴离子和掺杂卤素的复合电极；在电解质部分，我们进一步讨论了卤素种类在电解质中的影响；

（2） 含卤化合物具有高丰度和多种功能等优点，被认为是电池化学中很有前途的电极。合理的设计和制造这种含卤素化合物有望提高电化学性能；

（3） 从作为载流子载体，促进离子电导率的角度来看，含卤成分也被证明是在电解质中利用的潜在候选物；

（4） 关于卤素转化电化学，我们分别讨论了溴和碘的氧化还原。 对于基于卤素转换的电池化学方法，由于其适当的电负性和物理性质，大多数关于基于溴和碘转换的电池化学方法的研究已经进行了相对于气态氟和氯的循环条件（固体或液体） ；

（5） 在电池应用中使用卤素所面临的挑战是腐蚀问题。应完全避免卤素的腐蚀，以避免电池性能的下降，如寿命和安全。

文献 链接

Halogen-Enabled Rechargeable Batteries: Current Advances and Future Perspectives.

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.11.048