近日，天津大学材料学院高分子科学与工程系许运华教授与加州大学河滨分校化学与环境工程系郭居晨教授、乔治梅森大学化学与生物化学系骆超教授以及马里兰大学化学与生物分子工程系王春生教授合作，以天津大学材料学院为第一单位，天津大学材料学院博士研究生李梦婕作为第一作者，在影响因子72.087的高水平期刊《Chemical Reviews》上发表题为《Electrolytes in Organic Batteries》的综述文章，分别从有机液体电解质、水系电解质、无机固态电解质以及聚合物基电解质等方面系统概述了各种有机电池中电解质的研究进展以及未来发展方向。

研究背景

与无机电极材料相比，有机电极材料具有易于合成、资源丰富且易于获取、结构灵活等优点，而受到了研究人员的广泛关注。有机化合物主要由天然丰富的轻量元素（如C、H、N、O和S）组成，许多有机材料可以从植物中直接提取或者以生物质材料为原料通过简单的方法制备得到，而无机电极材料的生产过程中往往需要高温退火。此外，有机分子的结构高度可调，容易设计具有高容量的电极材料。不同于无机电极材料中的置换/嵌入的电化学储能机理，有机电极材料依靠官能团的氧化还原反应进行储能，因而一种有机电极材料往往可适用于多种金属离子电池体系，包括天然丰富的碱金属离子（Li⁺、Na⁺和K⁺）和多价离子（Zn²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Al³⁺等），这有助于迅速开发各种新的电池体系。相比于无机电池，有机电池所具有的成本低、功率密度高、适用温度范围宽、环境友好等诸多优异性能使得其有望用于大型储能设备中。

然而，有机电池中仍有许多问题亟待解决，其中有机电极材料在液体电解质中严重溶解是造成其循环稳定性差的根本原因。为了克服这一挑战，研究人员从电极角度出发，通过引入杂原子，成盐，碳包覆，原位电聚合等减小或抑制有机电极的溶解以及由此产生的穿梭问题。然而这些方法却会在活性材料中引入高比例的非活性成分，造成电极的容量下降。因而设计新型电解质/隔膜体系被认为是能够保持有机电极高比容量的同时缓解电极溶解的最有效策略之一。

电解质作为有机电池中的关键组成部分，在开发高能量密度和设计功能性有机电池方面，其重要性不容低估。在过去几十年中，有机电池中的各种电解质体系，如水系电解质、有机液体电解质、无机固体电解质、聚合物基电解质和有机/无机复合电解质均得到了广泛研究，设计及优化适用于不同有机电极和电池配置的电解质体系是开发性能优异的有机电池的关键。

文章贡献

到目前为止，还没有关于有机电池中电解质的系统、全面的综述。此外有机电池和无机电池对电解质的要求存在显著差异，因此，需要对有机电池电解质进行全面总结和深入分析，为其合理设计提供指导。

本文综述了有机电池中电解质和隔膜的研究进展。对有机电池和无机电池的反应机理和对电解质性能要求的差异展开讨论，总结了各种电解质体系对有机电池性能的影响、指出了有机电池仍面临的挑战和未来的研究方向。随着新型有机电极材料和电解质的设计和合成，以及对其机理的深入研究，有机电池的实用性将大放异彩，并将逐渐从单纯的学术研究转向实际应用。该综述将有助于从事相关领域研究的高校、研究院所等全面了解有机电池中电解质的设计理念与研究进展，有望激发更多应用导向的研究工作，进而促进未来有机电池在智能电网等大型储能设备中的商品化应用。

论文信息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00374