双离子电池（DIBs）是一种基于在充放电过程中将阳离子和阴离子分别储存在负极和正极中工作机制的电池，具有工作电压高、材料利用率高、成本低、安全性好等优点，在高效储能方面比锂离子电池（LIBs）更受关注。尽管已经取得了一些进展，但是DIBS的实际应用仍然受到一些负面问题的阻碍，如容量有限和循环稳定性差，使得人们致力于开发具有高度可逆容量的合适电极材料，以及相应的具有高氧化稳定性和足够的活性离子反应动力学的电解质。
近日，中科院深圳先进技术研究院唐永炳研究员综述了DIBs所涉及的电极(阴极和阳极)材料和电解质的最新研究进展。
文章要点
1）在典型的DIB体系中，正极材料在充放电过程中的阴离子脱/嵌过程是由电容和相对较高的电压引起。正极材料的结构和性质对阴离子的脱/嵌过程起着重要的作用。作者总结了用于DIBs的正极材料（碳材料、有机材料和其他材料）的研究进展。
2）同正极材料一样，负极材料也是通过存储/释放特定类型的阳离子（Li+，Na+，K+，NH4+，等）在电化学过程中，基于摇椅电池的相同工作机制。因此，原则上，任何能够可逆地存储阳离子的主体材料都有可能被用作DIBs中的负极材料。考虑到阳离子与主体材料之间的反应机理不同，作者将用于DIBs负极材料将分别分为金属型，合金型，插层型，转化型和吸附型，并分别总结了其研究进展。
3）电解质是DIBs中必不可少的组成。通常，对于特定的DIBs，增加电解质浓度可以促进活性离子在电极材料之间的嵌入/脱嵌，从而导致比容量的增加和能量密度的增加。基本上，电解质应该是离子导体，而电子绝缘体应该具有高离子传导率，高化学/热稳定性，宽的电化学窗口，对其他组分的优异化学惰性以及良好的安全性等特征。作者总结了用于DIBs的三种类型的液体电解质（有机，离子液体和水系电解质）和凝胶聚合物电解质，并概述了应对DIB的高工作电位的策略。
4）作者最后对未来DIBs的研究提出了个人见解。首先，应大力开发具有高容量和结构稳定性的电极材料；其次，选择合适的电解质作为DIBs中的活性物种；第三，研究与开发多价阳离子双键化合物；第四，开发可应对快速发展的可穿戴电子产品需要灵活的高性能储能技术；最后，规范器件性能的评估方法。
参考文献
Luojiang Zhang, et al, A Review of Emerging Dual-Ion Batteries: Fundamentals and Recent Advances, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202010958
https://doi.org/10.1002/adfm.202010958
