針對(duì)這兩大關(guān)鍵問(wèn)題，比利時(shí)那慕爾大學(xué)/武漢理工大學(xué)蘇寶連院士和寧波大學(xué)舒杰教授在National Science Review（《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》）上發(fā)表題為“Aqueous batteries: from laboratory to market”的展望文章，為未來(lái)水系電池的發(fā)展提供新思路，比利時(shí)那慕爾大學(xué)博士生張西坤為作者。

水系電池中的轉(zhuǎn)化和沉積反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生較高的容量，但循環(huán)性能較差。相反，嵌入和吸附反應(yīng)可以產(chǎn)生優(yōu)異的循環(huán)性能，但是會(huì)損耗部分容量。目前，針對(duì)這一問(wèn)題提出了一系列優(yōu)化措施，例如預(yù)嵌入方法可以在電極材料內(nèi)部產(chǎn)生更多的活性位點(diǎn)，提高嵌入型材料的容量；表面修飾工程也可以用于開(kāi)發(fā)析氫/析氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢的電極材料。

以水為溶劑的電解液具有比非水電解液高兩個(gè)數(shù)量級(jí)的離子電導(dǎo)率，但其狹窄的電壓窗口極大地限制了水系電池的能量密度。為了拓寬水系電池的電化學(xué)穩(wěn)定窗口，許多優(yōu)化措施被提出，例如鹽包水電解液、分子擁擠電解液和pH去耦電解液等，電化學(xué)穩(wěn)定窗口可以被有效地提高到3.45 V。

在水系電池的實(shí)際應(yīng)用中，還應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題。首先，與實(shí)驗(yàn)室研究相比，實(shí)際應(yīng)用的水系電池中電解液的使用量將減少。因此，要在有限的電解液用量下，實(shí)現(xiàn)的電化學(xué)性能。其次，在實(shí)現(xiàn)快速充電能力的同時(shí)不能忽視存在的析氫和析氧副反應(yīng)。第三，要優(yōu)化水系電池在極端環(huán)境下工作的能力，例如高溫和電池嚴(yán)重變形等。為了促進(jìn)在柔性電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，未來(lái)有望發(fā)展水系柔性電池。

目前水系電池的能量密度和循環(huán)性能在一定程度上滿(mǎn)足了儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求，但距離電動(dòng)汽車(chē)對(duì)可充電電池的要求還有一段距離。隨著電極和電解液研究的不斷發(fā)展，下一代水系電池有望成為商用電池的主角。