280Univ.Chem.2023,38(1),280–286收稿：2022-02-28；录用：2022-04-10；网络发表：2022-05-07*通讯作者，Email:slh99@163.com基金资助：山东省本科教学改革培育项目(P2020020)；中国高等教育学会“理科教育研究”专项课题(21LKD02)；山东省本科教学改革重点项目(Z2018X078)；教育部产学合作协同育人项目(202002052034)•自学之友•doi:10.3866/PKU.DXHX202202072www.dxhx.pku.edu.cn高电压水系二次电池设计新策略苏凌浩*，龚良玉，马传利，董冬旗，王杰，玄翠娟青岛农业大学化学与药学院，山东青岛266109摘要：受水的分解电压(1.23V)所限，水系二次电池的开路电压普遍不高。本文在分析水系二次电池开路电压影响因素的基础上，介绍了目前提高开路电压的几种新策略，并分别讨论其优缺点。关键词：水系二次电池；高电压；设计策略中图分类号：G64；O6NewDesignStrategiesforHigh-VoltageAqueousSecondaryBatteriesLinghaoSu*,LiangyuGong,ChuanliMa,DongqiDong,JieWang,CuijuanXuanCollegeofChemistry&PharmaceuticalScience,QingdaoAgriculturalUniversity,Qingdao266109,ShandongProvince,China.Abstract:Limitedbythedecompositionvoltageofwater(1.23V),theopen-circuitvoltageofaqueoussecondarybatteriesisgenerallylow.Throughtheanalysisoffactorsinfluencingtheopen-circuitvoltageofaqueoussecondarybatteries,severalnewstrategiestoimprovetheopen-circuitvoltageareintroducedinthispaper.Inaddition,theadvantagesanddisadvantagesofeachstrategyarediscussed.KeyWords:Aqueoussecondarybattery;Highvoltage;Designstrategy二次电池，也称为可充电电池，是指可以反复充电/放电循环的电池。尽管水系二次电池采用不可燃的电解质水溶液，具有锂离子电池无法比拟的高导电、高安全、低成本等诸多优点，但是，低电压已成为限制水系二次电池进一步发展的瓶颈，难以与锂离子电池竞争。其主要原因是在电解质水溶液中，二次电池的开路电压受限于水溶液的电化学窗口。1水溶液的电化学窗口水溶液的电化学窗口是指对电解质水溶液施加一定电位，明显析出氢气和氧气时的电位区间。通常在惰性电极(如，Pt)上测量时，以其阳极电流或阴极电流的急剧增加作为标志。根据式(1)、(2)，H+/H2、O2/H2O两电对的电极电位均取决于溶液的pH。在同一电解质溶液中，pH相同，所以稳定电化学窗口(φ(O2/H2O)−φ(H+/H2))总是1.23V，且不随溶液酸度的变化而变化(图1)。超...
