水系電池因其固有的安全性、低成本和生態(tài)友好性，引起了廣泛的關(guān)注。基于金屬載流子(如Li⁺、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Al³⁺)的水系電池已被廣泛報(bào)道。與金屬離子相比，非金屬銨離子(NH₄⁺)具有資源豐富、摩爾質(zhì)量低(18 g mol^?1)、水合離子尺寸小、擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)快等優(yōu)點(diǎn)。此外，NH₄⁺具有四面體結(jié)構(gòu)，通過(guò)與電極材料形成氫鍵可以表現(xiàn)出獨(dú)特的插層化學(xué)，這有助于實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的電化學(xué)性能。因此，水系銨離子電池被認(rèn)為是一種很有前途的儲(chǔ)能器件。

目前為止，各種正極材料，如普魯士藍(lán)類似物(PBAs)和金屬氧化物，已被用于水系銨離子電池。然而，插層型正極材料因其有限的容量(通常為<200 mAh g^?1)和較為緩慢的動(dòng)力學(xué)不能滿足高性能水系銨離子電池的要求。鹵素基轉(zhuǎn)換反應(yīng)(如Br₂/Br^-)可以提供高比容量(335 mAh g^-1)和較高的氧化還原電位(約1.08 V vs. SHE)。因此，用轉(zhuǎn)換型鹵素正極(如Br₂/Br^-)替代插層型正極可以有效提高能量密度和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，并避免結(jié)構(gòu)塌陷等問(wèn)題。另外，對(duì)于負(fù)極，低成本的有機(jī)材料可以容納大量的銨離子，是一種有潛力的水系銨離子電池負(fù)極材料。然而，不可逆的NH₄⁺嵌入不僅會(huì)導(dǎo)致電極材料過(guò)度膨脹，而且會(huì)不斷消耗電解液，從而導(dǎo)致循環(huán)過(guò)程中較低的庫(kù)侖效率。

     基于此，青島大學(xué)劉曉敏教授與唐嘯教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊Energy storage Materials上發(fā)表題為“Unlocking the potential of ionic liquid-functionalized aqueous electrolytes for aqueous ammonium-bromine/ion batteries”的研究文章。該工作通過(guò)使用3,4,9,10-苝四羧酸二酐(PTCDA)有機(jī)材料為負(fù)極，Br₂/Br^?氧化還原電對(duì)為正極，離子液體基水系溶液(7 mol kg^-1_waterNH₄Br and 1 mol kg^-1_water ionic liquid (TPABr 或BMIMBr))為電解液構(gòu)建了水系銨-溴/離子電池(ABBs)。實(shí)驗(yàn)研究和理論計(jì)算結(jié)果表明，離子液體功能化電解液中的有機(jī)陽(yáng)離子(TPA⁺或BMIM⁺)與銨離子可以共嵌入PTCDA負(fù)極中，從而提高了NH₄⁺存儲(chǔ)的可逆性。此外，有機(jī)陽(yáng)離子不僅構(gòu)建了一個(gè)疏水界面層，將水分子從陽(yáng)極表面排開(kāi)，而且還通過(guò)形成固體絡(luò)合物(TPABr₃)來(lái)穩(wěn)定正極側(cè)的活性物質(zhì)。因此，水系銨-溴/離子電池在室溫和低溫下都具有令人滿意的電化學(xué)性能。