由于鋰、鈷等資源儲量有限且分布不均勻，鋰離子電池成本越來越高，難以滿足太陽能、風能、潮汐能等大規(guī)模儲能領域的發(fā)展需求。與鋰電相似，鈉離子電池、鉀離子電池以及多價離子電池的性能及發(fā)展前景如何，關鍵在于開發(fā)出相應的電極材料和制造工藝的優(yōu)化。近年來，研究團隊圍繞儲能器件及關鍵材料開展了系列研究工作，在正極材料領域率先開展了草酸鹽體系（Nat. Comm.2019, 10, 3483）、混合聚陰離子體系（Angew. Chem. Int. Ed.2020, 59, 740,Nat. Comm.2020, In press）新型正極材料的開發(fā)及其電化學反應機理的研究工作。

本綜述首先討論了多種金屬離子作為二次電池載荷離子的優(yōu)缺點。載荷離子作為電池最關鍵的影響因素，其本征物理、化學特性影響著電池的整體性能。綜述從資源、成本、離子半徑、價電子勢、荷質比及標準電勢六大方面，分析了各離子的特征及其作為載荷離子的優(yōu)缺點。其次，作為二次電池的短板，相關正極材料的性能決定了電池的電化學性能；尤其是提供電荷補償?shù)倪^渡金屬離子對電池的容量、工作電壓、能量密度等有著重要的影響。綜述從過渡金屬的資源、成本、電勢、可轉移電子數(shù)、環(huán)境友好程度及已知化合物種類六方面，分析、比較了常見過渡金屬作為二次電池正極材料氧化還原對的優(yōu)缺點。最后，鑒于目前混合聚陰離子型正極材料研究較少的現(xiàn)狀，綜述詳細闡述了聚陰離子作為正極材料結構框架的穩(wěn)定性優(yōu)勢，總結了無機晶體結構數(shù)據(jù)庫中已有的混合聚陰離子化合物種類，指出了多種體系仍未被研究，闡明了在相關體系發(fā)現(xiàn)新化合物的可能性以及新型正極材料的潛在優(yōu)勢。該綜述對發(fā)展高效低成本環(huán)保電池正極材料具有重要指導意義。

該研究得到了國家自然科學基金、廣東省科技計劃、深圳市科技計劃等項目資助。