近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳（通訊作者）及其團(tuán)隊成員劉齊榮（一作）、王海濤（共一）和蔣春磊（共一）等在儲能材料期刊Energy Storage Materials上發(fā)表多離子電池綜述，全面總結(jié)了基于多離子策略的電池結(jié)構(gòu)及其工作原理，評述了多離子設(shè)計策略在新型二次離子電池中的應(yīng)用與發(fā)展前景（Multi-ion strategies towards emerging rechargeable batteries with high performance, Energy Storage Materials. 2019, DOI: 10.1016/j.ensm.2019.03.028, CiteScore: 13.31）。

　　鋰資源儲量有限且分布不均性，因此開發(fā)基于儲量豐富的堿（土）金屬離子的新型二次離子電池受到廣泛關(guān)注。然而，相比于鋰離子，上述反應(yīng)離子具有相對較大的離子半徑和較高的電荷密度，從而導(dǎo)致這些新型電池體系面臨反應(yīng)動力學(xué)緩慢、循環(huán)穩(wěn)定性差、工作電壓低等問題。多離子設(shè)計策略是基于多種活性離子各自的儲能化學(xué)特性，充分利用不同反應(yīng)離子的電化學(xué)性能，協(xié)同改善反應(yīng)動力學(xué)與循環(huán)性能，從而為發(fā)展新型二次電池所面臨的問題提供有效的解決方案。

　　在前期研究工作中，唐永炳及其團(tuán)隊將多離子設(shè)計策略成功應(yīng)用于儲量豐富的堿（土）金屬體系，如鈉離子（Adv. Energy Mater., 2017, 7, 1601963; Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 16370；Small, 2018, 14, 1703951；Adv. Funct. Mater., 2019, 29, 1806722；PCT/CN2015/099967）、鉀離子（Adv. Mater., 2017, 29, 1700519; Adv. Energy Mater., 2017, 7, 1700920; J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 17889; PCT/CN2017/074632）及鈣離子（Nat. Chem. 2018, 10, 667; Adv. Sci., 2018, 1701082; Adv. Energy Mater., 2019, 9, 1803865；CN201710184368.1; PCT/CN2017/078203）等，顯著改善了上述離子的反應(yīng)動力學(xué)，成功研發(fā)出一系列高效低成本儲能器件并闡明了反應(yīng)機(jī)理。

　　該系列研究工作得到國家自然基金、中科院、深圳市等的科技項目資助。

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　　基于不同多離子結(jié)構(gòu)的二次離子電池工作原理示意圖：圖（a-c）不同雙離子結(jié)構(gòu)；圖（d-e）不同三離子結(jié)構(gòu)；圖（f）四離子結(jié)構(gòu)。其中A與B表示活性陽離子，C與D表示活性陰離子。