第一作者：李新亮

通訊作者：李新亮、支春義

通訊單位：鄭州大學、香港城市大學

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鹵素驅動靜態轉換電池（Halogen-powered static conversion batteries, HSCBs）在能量存儲應用中蓬勃發展。這類電池屬于二次非液流電池，通過可逆改變電極或/和電解液中鹵素的化學價態來轉移電子，與經典的搖椅式電池不同。

為此開發的活性鹵化物化學品包括有機鹵化物、鹵化鹽、鹵化無機物、有機-無機鹵化物以及研究最多的元素鹵素。此外，基于多電子轉移和有效反應途徑，已發現各種氧化還原機制，有助于提高HSCBs的電化學性能和穩定性。

本綜述討論了HSCBs的現狀及其電化學機制與性能相關性。首先詳細闡述了HSCBs中涉及的基本氧化還原機制、熱力學、轉換和催化化學以及質量或電子傳輸模式。最后，對面臨的挑戰和高能量鹵素陰極在能量存儲設備中實際應用的機遇提出了展望。

圖文導讀

圖1：鹵素驅動靜態轉換電池發展中的代表性突破。

圖2：電化學活性鹵素化學品示意圖。

圖3：全鹵素電池配置與靜態轉換化學的示意圖。

圖4：多樣化的靜態轉換化學。

圖5：鹵素驅動靜態轉換化學的挑戰和改進方法。

總結展望

盡管活性鹵化物化學品和氧化還原化學取得了顯著進展，但HSCBs仍未成熟，尚未滿足實際應用的需求。未來的研究重點應關注合成化學，開發新的活性鹵化物，以及探索先進的多電子轉移模式。此外，加強反應動力學、開發先進的表征技術、以及開發具有強大操作環境適應性的HSCB化學也是必要的。HSCBs必須適應快速擴展的應用場景，包括極端溫度、壓力、機械變形、快速充放電和電磁-紅外輻射等。

文獻信息

標題：Halogen-powered static conversion chemistry

期刊：Nature Reviews Chemistry

DOI：10.1038/s41570-024-00597-z