Advanced Materials for Seawater Batteries toward Blue Energy Storage: Key Strategies and Future Perspectives

海水 电解质 材料科学 电化学 储能 设计要素和原则 钥匙(锁) 环境科学 生化工程 电化学窗口 合理设计 纳米技术 工艺工程 能量密度 电池(电) 电极 离子键合 电化学储能 水溶液 化学工程 离子 计算机科学 高能 氯化物
作者
Dong Li,X Wang,Zhong‐Shuai Wu
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/aenm.71195
摘要

ABSTRACT Seawater batteries (SWBs) have emerged as promising aqueous energy storage systems owing to their intrinsic safety and environmental sustainability. As a naturally abundant and cost‐effective electrolyte source, seawater exhibits considerable economic benefits and potential applications. Nevertheless, the practical applications of SWBs are constrained by several challenges, including the complex multicomponent ionic composition, high corrosivity, and the narrow electrochemical stability window of seawater electrolytes. Despite these constraints, a systematic summary regarding the targeted design of functional materials specifically tailored for seawater‐based electrolytes remains lacking. In this review, we first elucidate how the physicochemical properties of seawater give rise to distinct SWB configurations and define the corresponding requirements for electrode materials. Subsequently, we provide a comprehensive discussion of rational design strategies to enhance the electrochemical performance of SWBs, focusing on the modulation of electron/ion transport pathways with electrode materials, electrolyte engineering, and interfacial regulation to achieve rapid kinetics and favorable thermodynamics in high chloride ion concentration with complex interplay. Furthermore, potential application scenarios of SWBs are outlined in accordance with the configuration prototypes. Finally, we highlight the key challenges and provide future research directions for the development of advanced materials toward high‐performance and durable SWBs.
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