基于Mn²⁺/MnO_2(S)沉积溶解反应的水系锰（Mn）电池因其低成本、高电压和高安全性而备受关注。然而，由于MnO₂的不完全溶解和厚MnO₂层机械裂纹的剥落，阻碍了MnO₂在高面容量（>2.0 mAh cm^-2）下的长期稳定运行。

近日，香港中文大学卢怡君教授报道了提出了一种介体策略，以促进MnO₂的溶解，并从剥离的MnO₂中恢复“失去的”容量，从而提高在高面积容量下的循环稳定性。

文章要点

1）KI不仅可以氧化沉积在碳电极上的MnO₂，而且还氧化了电解液中的“死”MnO₂（包括电阻性MnO2或剥离的MnO2）。研究人员利用紫外-可见光谱验证了介体策略的工作机理。碘（I^-）介体可将固体MnO₂化学还原成Mn²⁺，氧化成三碘（I₃^-），然后在循环电极上被还原为I^-，完成一个中介循环。此外，利用SEM、XRD和电化学表征证实了介体效应。

2）实验结果显示，含碘介体的锌锰（Zn-Mn）固定式电池在2.5 mAh cm^-2下，可以稳定循环400次。而Zn-Mn氧化还原液流电池可以在15 mAh cm^-2下循环225次，50 mAh cm^-2下循环50次，这是目前所有开发的锌锰电池中表现出最高的循环面容量和可逆稳定性。

这项结果表明，利用简易的介体策略可以激发具有沉积-溶解反应机理的高面容量的锰基电池，并表现出优异的循环稳定性。此外，该策略也可应用于其他锰基电池和其他沉积型电池，用于实际大容量应用。

参考文献

J. Lei, Y. Yao, Z. Wang and Y. Lu, Energy Environ. Sci., 2021, Towards high-areal-capacity aqueous zinc-manganese batteries: promoting MnO₂ dissolution by redox mediators

DOI: 10.1039/D1EE01120K.

https://doi.org/10.1039/D1EE01120K