尽管Zn-Mn系统是最有前途的水系电池之一，但其存在Zn枝晶生长和低容量的Mn⁴⁺/Mn³⁺过程（容易导致Jahn-Teller畸变，进而导致结构崩塌和电压/容量衰减）。

近日，吉林大学汤钧教授，Wei Zhang报道了采用电沉积法制备了一种直接构筑的多价锰氧化物，并将其作为新型1.65 V富Mn²⁺ Zn电池正极材料。

文章要点

1）密度泛函理论（DFT）计算、非原位X射线光电子能谱（XPS）和电子能量损失谱（EELS）结果表明，电极中丰富的Mn²⁺有效地促进了可逆的Mn⁴⁺/Mn²⁺氧化还原动力学、H⁺/Zn²⁺插入/提取动力学，并降低了氧相关的氧化还原。

2）通过与2 m ZnSO₄ + 5mMnSO₄电解液集成，这种稳定的Zn-Mn电池实现了4.16 mAh cm^-2的高面容量（10 mL电解液为25 mAh cm^-2）和出色的循环寿命（高达4000次循环，容量保持率为85.1%）。

3）研究人员展示了一种柔性2.2 V固态电池（FSZB）和2.7V混合电池（FHZB），前者采用单一水凝胶电解质（电化学稳定窗口（ESW）为2.65 V），后者采用2-pH水凝胶电解质（ESW为3.46 V），这两种电池都保持了较高的面容量、倍率性能和稳定性。

这项研究为开发实用的水性电池，用于实现更安全、大规模的储能应用提供了通用策略。

参考文献

Lixin Dai, et al, Jahn–Teller Distortion Induced Mn²⁺-Rich Cathode Enables Optimal Flexible Aqueous High-Voltage Zn-Mn Batteries, Adv. Sci. 2021

DOI: 10.1002/advs.202004995

https://doi.org/10.1002/advs.202004995