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       據外媒報道，馬里蘭大學的一組研究人員首次在石墨中引入鹵素轉換插層化學，創新研發復合電極，容量為243 mAh/g（就電極總重量而言） ，平均電位為4.2 V， vs Li/Li+。團隊人員將這一陰極與鈍化石墨陽極相結合，打造出能達到4V的鋰離子水系全電池，能量密度為460 Wh/kg，庫侖效率約為100%。

 

       越來越多的研究人員開始使用“water-in-salt”電解質，能極大擴展水溶液鋰離子電池的電化學窗口，達到3－4伏特，使高壓陰極與低電位石墨陽極耦合成為可能。然而，由于典型過渡金屬氧化物陰極的鋰插入能力有限，小于200 mA h/g，無法獲得更高能量密度。部分或全部陰離子的氧化還原反應，可以讓容量升高，但不具備可逆性。

 

       該電池基于負離子轉換-插層機制，結合高能量密度的轉換反應，具有插層的優良可逆性，提高水系電池的安全性。新的陰極化學方法具有轉化反應的高能量，以及拓撲定向插入的優良可逆性，因而被稱為轉化-插層化學機制。通過石墨中鹵素陰離子（Br−和Cl−）的氧化還原反應，將無水LiBr、LiCl與石墨按最佳質量比為2：1：2混合，合成一種含有等摩爾鹵化鋰鹽（LiBr）0.5（LiCl）0.5－石墨（以下簡稱LBC-G）的復合電極。其中，高濃度的“water-in-bisalt ”（WIBS）電解質，將部分水合LiBr/LiCl限制在固體陰極基體中。經過氧化后，Br0和Cl0序貫插入石墨基質中，作為固體石墨插層化合物(GICs）穩定下來。

 

       這種電池從根本上不同于“雙離子”電池。雙離子電池將復雜陰離子（PF6−、BF4−和TFSI−等），在低填充密度下，可逆性插入到石墨中，這些穩定的陰離子不發生氧化還原反應，導致容量低于120mAh/g。LBC-G全電池的能量密度約為460 Wh/kg，超過最先進的非水液態鋰離子電池。考慮到電解質質量后，其能量密度仍能達到304 Wh/kg。