詹世英，于东旭，陈 楠，杜 菲

（1银隆新能源股份有限公司，广东珠海 519000；2吉林大学物理学院，新型电池物理与技术教育部重点实验室，吉林长春 130012）

水系二次电池因其安全性高、环境友好、离子导电率高以及成本低、加工简易等诸多优点，在大规模储能应用中具有广阔的前景[1-4]。相较于有机电解液，水系电解液具有高出两个数量级的离子电导率，因此通常可提供更高的功率密度；同时，水系电池可以在普通环境下组装，制作工艺相对简单，在一定程度上降低了生产成本[5-7]。然而，水系电池却存在输出电压受限、能量密度低等缺点。同时，电池循环过程中电解液pH的变化也对析氢析氧反应电位产生影响，容易引起水系电池循环寿命的减少。因此，水系电池的发展与应用仍面临巨大挑战[8-9]。

1994 年，Dahn 等[10]首次提出了“摇椅式”水系锂离子电池的概念，他们采用LiMn2O4和VO2分别作为电池的正极和负极，5.0 mol/L LiNO3+0.001 mol/L LiOH 作为电解液。该电池可以提供75 W·h/kg的能量密度，与铅酸电池(约30 W·h/kg)和镍镉电池(约50 W·h/kg)相比非常具有竞争力。该项研究工作使开发兼具低成本、环境友好、安全性高的水系二次电池成为可能，极大推进了水系电池的研究发展。自此，包括LiV3O8/LiNi0.81Co0.19O2、LiV3O8/LiCoO2、TiP2O7/LiMn2O4等水系锂离子电池新体系相继得到报道[11-13]。尽管如此，水系电池循环稳定性差的问题却一直没有得到解决，在100次循环后，电池的容量保持率通常低于50%。直到2010年，夏永姚等[14]在研究LiTi2(PO4)3的容量衰减机理时发现，在放电状态下，负极材料易与水和氧气发生反应，且嵌锂后化合物不稳定，这些因素均导致了电池容量衰减。……