2026 年 11 月 13 日
由伦敦大学学院（UCL）主导的研究团队开发了一种新型电解质化学方案，显著提升了水性电池的能量存储容量。这一突破被视为替代锂离子电池、实现更安全且可持续储能的重要进展。
在迈向净零排放的过程中，大规模储能设施（如电池农场）对于储存可再生能源的过剩电力至关重要。目前，这类设施主要依赖锂离子电池——即用于笔记本电脑、电动自行车和电动汽车的同款可充电电池。然而，锂离子电池存在火灾风险，且其生产涉及稀缺资源的开采，带来环境成本。
水性电池作为潜在替代品，虽然具备更高的安全性和可持续性，但受限于较低的能量密度，其实用性一直受到制约。这项发表于《自然》杂志的新研究通过改进主要储能材料碘的储能能力，解决了这一瓶颈。
提升能量释放效率
研究人员通过优化电化学过程，使碘在充放电循环中转移四个电子而非传统的两个电子，从而有效增加了可储存的能量总量。
在此类实验中，高价碘酸根离子（I+）在水中具有高度反应性。以往的解决方案通常使用高度浓缩的含盐电解质来抑制不必要的化学反应，但这些电解质往往具有腐蚀性、成本高昂且难以制造。
无需依赖腐蚀性材料，UCL 团队设计了一种全新的电解质化学方法以防止副反应。该方法基于分子局部环境的精细设计，利用特定分子阻止水分子接触活性物质。
多形态电池的耐用性验证
该研究还证实了新电池设计在不同配置下的可靠性，包括袋式电池（常见于笔记本电脑和智能手机）和纽扣电池（用于低能耗设备的圆盘形电池）。
耐久性测试显示，该设计在碘离子电池应用中表现稳定。团队指出，这种技术路线也可适配其他类型的电池，表明其在未来多种储能技术中具有应用潜力。
迈向商业化与实地测试
该研究的第一作者、UCL 化学系研究员 Ruwei Chen 表示：“超越传统的高浓度电解质策略，为开发更实用、更经济且更可持续的水性电池开辟了新途径。”
Chen 进一步解释道：“我们的研究表明，电池充电不仅仅是为了维持关键化学物质的稳定性。我们还需要深入理解这些物质如何与水性电解质相互作用，以及随着充放电过程的进行，这些相互作用如何动态变化。”
团队认为，新化学方案有助于推动水性电池更接近商业化和广泛部署。下一步计划包括在更大规模上测试该技术，并在现实运行条件下进一步提升其性能。这项研究展示了基础化学与工程学结合解决长期能源存储挑战的可能性。
在水性电解质中进行四电子转换的机制框架比较。图片来源：Nature (2026)。DOI: 10.1038/s41586-026-11282-0
