水系电池在下一代高能量密度可持续储能中的新兴作用

来自全球多机构的研究人员针对锂离子电池(LIBs)存在的安全与成本问题，系统综述了水系金属电池(Zn/Al/Mg/Si基)在电极设计、电解质工程及界面优化方面的突破，揭示了其通过抑制枝晶和副反应提升循环稳定性的机制，为电网级储能提供了更安全、可持续的解决方案，对推动能源基础设施脱碳具有重要战略意义。

　　

水系金属电池正成为下一代储能技术的新兴竞争者，其以水基电解质和非易燃特性显著提升安全性，并通过地球富集金属(如锌(zinc)、铝(aluminium)、镁(magnesium)、硅(silicon))实现低成本与可持续性优势。这类电池体系通过创新电极设计、电解质工程及界面优化策略，有效缓解了枝晶生长(dendrite formation)、自腐蚀(self-corrosion)和寄生反应(parasitic reactions)等关键问题，进而提升能量密度与循环稳定性。研究特别关注金属离子(metal-ion)、金属-硫(metal–sulfur)和金属-空气(metal–air)电池亚类，通过功能添加剂、保护涂层和纳米结构材料等解决方案推动技术进展。尽管水系电池难以完全替代锂离子电池(LIBs)，但在电网规模储能和离网应用中极具潜力。生命周期评估(LCA)指标被用于系统分类和可持续性分析，最终研究提出需加强可扩展设计策略与针对性投资，以加速从实验室创新向商业化部署的转型。