近日，昆明理工大学真空冶金国家工程研究中心张克宇副教授、姚耀春教授联合德国伊尔梅瑙工业大学雷勇教授，在《Advanced Energy Materials》发表题为“Crystal Water Engineering in Electrode Materials: Decoding Structure‐Property Dynamics for Advanced Energy Storage Devices”的综述论文，系统阐述了结晶水在先进储能材料中结构-性能动态演变机制。
随着全球能源结构转型加速，开发高安全、低成本、长寿命的储能技术成为能源材料研究的重要方向。其中，电极材料的结构稳定性与离子输运效率直接影响电池的能量密度与循环寿命。结晶水长期以来被视为被动、甚至有害的成分，但近期研究表明，在特定晶格环境中结晶水可以发挥积极的结构调控与动力学促进作用。针对结晶水在不同电池体系（包括单价离子、多价离子、水系与非水系体系）中的差异化作用机制，目前仍缺乏系统性理解。该综述归纳了结晶水在电极材料中的四项主要功能：1、结构稳定化，通过动态氢键网络抑制层状结构塌陷与相变；2、离子传输调控，对单价离子（L+、Na+、K+）可拓宽扩散通道，对高电荷密度多价离子（Zn2+、Mg2+）则可提供静电屏蔽效应，降低i+迁移能垒；3、电化学活性调控，既可间接稳定反应中间体，也可直接参与氧化还原反应诱导新物相生成；4、界面工程，在锂金属电池中诱导形成富LiF的固态电解质界面相，从而抑制枝晶生长。此外，该综述还对比了结晶水在超级电容器及固态/准固态电池中的差异化作用，并总结了针对单价体系（水含量调控、复合改性、离子掺杂）与多价体系（氧化还原介导水合工程、表面修饰、电解质调控）的优化策略。
面向未来，该综述提出了五个重点研究方向：基于原位/工况表征的精准水合工程、化学-电化学耦合机制与热力学稳定性研究、多机制协同改性的瓶颈突破、机器学习驱动的水合设计，以及面向规模化制造的环境稳定性与工艺兼容性提升。该工作为结晶水从“被动杂质”向“主动功能单元”的角色转变提供了系统性的理论框架。
昆明理工大学为该工作的第一完成单位及通讯单位，硕士研究生孔毅翀为论文第一作者。该研究得到国家自然科学基金项目(CN. 52104302)、云南省基础研究项目(202401AS070069)、云南省重大科技项目(CN. 202402AF080003)、大学生创新创业训练计划项目（202510674061）等项目的资助。
论文链接：//doi.org/10.1002/aenm.70913
