综述：水系铁离子电池的现状、解决方案与前景

（编辑推荐）本综述系统梳理了水系铁离子电池(AFIBs)的核心挑战与优化策略，聚焦阳极析氢竞争、阴极结构稳定性差和电解质氧化等关键问题，为低成本高安全性储能技术发展提供了机制解析和材料设计指导。

　　

Abstract

水系铁离子电池(Aqueous Iron-Ions Batteries, AFIBs)凭借其成本低廉和本质安全的特性成为储能领域的研究热点。该技术利用Fe²⁺/Fe³⁺氧化还原电对实现能量存储，但面临三重技术壁垒：阳极侧激烈的析氢反应(HER)导致库仑效率低下，阴极材料在铁离子嵌入/脱出过程中易发生结构坍塌，以及电解质在高电位下的氧化分解问题。

关键挑战与解决方案

阳极设计通过表面包覆和合金化策略抑制HER，如采用Fe₃O₄@C复合结构可将析氢过电位提升200mV；阴极优化方面，普鲁士蓝类似物(PBAs)的金属空位调控使循环寿命突破5000次；电解质工程则开发出pH缓冲型电解液体系，将电化学窗口拓宽至2.5V。

商业化前景

对比锂离子电池(LIBs)，AFIBs在电网级储能场景展现独特优势：铁元素地壳丰度是锂的1200倍，水系电解质彻底解决有机体系易燃风险。当前能量密度已达80Wh/kg，通过多价态Fe⁴⁺载体材料设计有望突破150Wh/kg理论极限。

Conflict of Interest

研究团队声明不存在利益冲突，所有实验数据均通过第三方验证。未来需建立统一的性能评价标准，加速从实验室到产业化的技术转化。