據(jù)外媒報道，馬里蘭大學的一組研究人員首次在石墨中引入鹵素轉換插層化學，創(chuàng)新研發(fā)復合電極，容量為243 mAh／g（就電極總重量而言） ，平均電位為4．2 V， vs Li／Li＋。團隊人員將這一陰極與鈍化石墨陽極相結合，打造出能達到4V的鋰離子水系全電池，能量密度為460 Wh／kg，庫侖效率約為100％。

越來越多的研究人員開始使用“water－in－salt”電解質，能極大擴展水溶液鋰離子電池的電化學窗口，達到3－4伏特，使高壓陰極與低電位石墨陽極耦合成為可能。然而，由于典型過渡金屬氧化物陰極的鋰插入能力有限，小于200 mA h／g，無法獲得更高能量密度。部分或全部陰離子的氧化還原反應，可以讓容量升高，但不具備可逆性。

該電池基于負離子轉換－插層機制，結合高能量密度的轉換反應，具有插層的優(yōu)良可逆性，提高水系電池的安全性。新的陰極化學方法具有轉化反應的高能量，以及拓撲定向插入的優(yōu)良可逆性，因而被稱為轉化－插層化學機制。通過石墨中鹵素陰離子（Br?和Cl?）的氧化還原反應，將無水LiBr、LiCl與石墨按最佳質量比為2：1：2混合，合成一種含有等摩爾鹵化鋰鹽（LiBr）0．5（LiCl）0．5－石墨（以下簡稱LBC－G）的復合電極。其中，高濃度的“water－in－bisalt ”（WIBS）電解質，將部分水合LiBr／LiCl限制在固體陰極基體中。經(jīng)過氧化后，Br0和Cl0序貫插入石墨基質中，作為固體石墨插層化合物（GICs）穩(wěn)定下來。

這種電池從根本上不同于“雙離子”電池。雙離子電池將復雜陰離子（PF6?、BF4?和TFSI?等），在低填充密度下，可逆性插入到石墨中，這些穩(wěn)定的陰離子不發(fā)生氧化還原反應，導致容量低于120mAh／g。LBC－G全電池的能量密度約為460 Wh／kg，超過最先進的非水液態(tài)鋰離子電池。考慮到電解質質量后，其能量密度仍能達到304 Wh／kg。