水系硫基电池（ASBs）因其高安全性、低成本及高理论容量而备受关注。水系电池研究中心赵东元/晁栋梁团队在这一领域取得系列攻关突破，于3月接连在Journal of the American Chemical Society（《美国化学会志》）、 Angewandte Chemie International Edition（《德国应用化学》）、Nature Reviews Electrical Engineering（《自然评论:电工程》）三本国际期刊上发表研究进展，为水系电池的发展提供了新的思路和解决方案。
在全球能源转型的浪潮中，高性能、低成本的储能技术成为实现可再生能源高效利用的核心。水系电池因其安全性高、成本低、环境友好等优势，被视为极具潜力的储能解决方案。然而，水系硫电池（ASBs）在基础研究及应用转化进程中仍面临诸多关键性问题，严重限制了其规模应用。
团队揭示了水环境中硫的独特电化学反应机制与有机电解液体系存在本质区别，提出了兼具多硫化物吸附与催化Volmer步骤的水系硫催化剂筛选标准，优选出Mo2C作为ASB的催化剂，并实现了优异的电化学性能。该工作不仅深入解析了ASB的电荷存储机制，同时奠定了ASB催化剂设计研究的理论基础，为后续水系硫基电池的发展提供了理论指导。
团队首次揭示了碱金属离子驱动的水迁移现象是导致电池失效的关键因素。通过第一性原理分子动力学（AIMD）模拟，团队发现碱金属离子与水分子的强相互作用导致水分子在循环过程中穿过隔膜，加剧了硫的溶解和穿梭效应。基于此，团队提出“碱金属离子-贫H2O配位”策略，实验结果为高性能碱金属离子-水系硫基电池的设计提供了重要理论依据。
在实用化方面，团队建议，通过膜改性、催化剂选用和器件设计等工程优化，推动SRFB的商业化进程。具体方向包括：制备高离子选择性和导电性的离子交换膜；设计低成本、高比表面积的电极材料；筛选稳定的液相氧化还原介质以提升多硫化物氧化还原动力学；开发抗冻电解质以适应极端气候；探索新的低成本、高可溶性氧化还原对，协调从电池到电堆和系统的一致性。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5c01727
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202503138
https://www.nature.com/articles/s44287-025-00153-x
来源：水系电池研究中心
