到2050年，全球能源消耗預計將增長(cháng)近50%，這對當前的電池技術(shù)提出了巨大的挑戰。盡管鋰離子系統仍占據主導地位，但新興電池化學(xué)體系（如氧化還原液流電池、鋁空氣電池、水系電池）正試圖解決成本、安全性與環(huán)境影響問(wèn)題。然而，水分引起的不穩定性依然是關(guān)鍵難題。研究發(fā)現，與總含水量相比，水分活度能更準確預測電解液性能變化。通過(guò)控制水分活度，制造商可以提高電池壽命并防止因水分引起的故障。

隨著(zhù)美***能源信息署預測到2050年全球能源需求可能幾乎翻倍，對大規模、高可靠性的儲能系統的需求變得愈加迫切。盡管鋰離子電池仍是核心技術(shù)，但它們面臨材料和可擴展性方面的挑戰，這促使人們對諸如水基（即水溶性）系統等替代方案產(chǎn)生濃厚興趣。

?氧化還原液流電池使用可氧化還原的電解液，在流經(jīng)電化學(xué)電池時(shí)產(chǎn)生電流；

?鋁-空氣電池則利用高密度的鋁陽(yáng)極與氧氣作為陰極來(lái)生成電能，從而實(shí)現功率與能量的解耦。

然而，這些替代技術(shù)都面臨***個(gè)共同難題：難以控制水分含量。如果水分管理不當，在潮濕環(huán)境下其性能可能會(huì )迅速下降。

2.1 深共熔溶劑與水敏感性

深共熔溶劑（DES）因其低毒性、合成簡(jiǎn)單、結構可調而受到廣泛關(guān)注。由氫鍵供體與受體（如乙二醇與膽堿氯化物）構成的DES，易吸收空氣中水分，導致氫鍵網(wǎng)絡(luò )變化，從而影響電化學(xué)穩定性。傳統干燥方法雖能減少水分，但無(wú)法區分結合態(tài)水與高能態(tài)自由水，后者更易參與電化學(xué)反應并造成腐蝕。

2.2 水分活度作為指導參數

水分活度（即水的熱力學(xué)活性）已被證明比總含水量更可靠地與體系的粘度、電導率或氧化還原電位變化相關(guān)聯(lián)。

被穩定絡(luò )合物化學(xué)結合的水通常較為惰性，而即使是微小變化的高能量水，也可能導致腐蝕加劇、電池容量下降，甚至引發(fā)相分離。因此，工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究重點(diǎn)已經(jīng)從單純“干燥溶劑”轉向***調控水的能量狀態(tài)，以期在實(shí)驗室和實(shí)際應用中獲得更準確、可重復的結。

傳統的干燥方法（例如真空抽吸或篩分）雖然可以降低整體水分含量，但無(wú)法判斷有多少水分仍以化學(xué)方式結合在溶劑中。

氧化還原液流電池和鋁-空氣電池被認為比鋰離子電池更安全且更具可擴展性，然而，如果水分活度未得到妥善控制，它們的電解液可能會(huì )變得不穩定。

即使水分攝入量略微增加，也可能使 ethaline 類(lèi)型的深共熔溶劑（DES）從幾乎理想的狀態(tài)轉變?yōu)槊黠@不理想的狀態(tài)。

 這是因為新吸收的水分子會(huì )重新排列局部的氫鍵網(wǎng)絡(luò )，而這種變化無(wú)法通過(guò)傳統的總含水量測量方法檢測到。

此外，標準的干燥技術(shù)并不能區分水的能量狀態(tài)，它們僅僅是去除大部分水分而已。

在水含量較低、體系非理想行為更明顯的條件下，任何殘留的高能量水都可能導致金屬部件腐蝕、擾亂電化學(xué)數據，甚至掩蓋真實(shí)的溶劑穩定性邊界（如果這些水參與反應）。這種忽視將威脅到那些試圖在成本、安全性或可擴展性方面超越鋰電池的新興電池技術(shù)的經(jīng)濟可行性。

此外，如果不對水分活度進(jìn)行精確監測，研究人員就有可能誤讀關(guān)鍵的電化學(xué)結果，從而在制造過(guò)程中引入不***致性，縮短設備的使用壽命。