Decoupled aqueous batteries using pH-decoupling electrolytes

解耦(概率) 水溶液 电解质 计算机科学 环境科学 化学 工程类 电极 控制工程 有机化学 物理化学
作者
Yunhai Zhu,Yangfeng Cui,Zi‐Long Xie,Zhen-bang Zhuang,Gang Huang,Xinbo Zhang
出处
期刊:Nature Reviews Chemistry [Springer Nature]
卷期号:6 (7): 505-517 被引量:126
标识
DOI:10.1038/s41570-022-00397-3
摘要

Aqueous batteries have been considered as the most promising alternatives to the dominant lithium-based battery technologies because of their low cost, abundant resources and high safety. The output voltage of aqueous batteries is limited by the narrow stable voltage window of 1.23 V for water, which theoretically impedes further improvement of their energy density. However, the pH-decoupling electrolyte with an acidic catholyte and an alkaline anolyte has been verified to broaden the operating voltage window of the aqueous electrolyte to over 3 V, which goes beyond the voltage limitations of the aqueous batteries, making high-energy aqueous batteries possible. In this Review, we summarize the latest decoupled aqueous batteries based on pH-decoupling electrolytes from the perspective of ion-selective membranes, competitive redox couples and potential battery prototypes. The inherent defects and problems of these decoupled aqueous batteries are systematically analysed, and the critical scientific issues of this battery technology for future applications are discussed.
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