由于使用了低成本和不可燃的水基电解质溶液，水系可充电金属电池本质上具有安全性。然而，这些电化学储能系统通常具有有限的放电电压，从而导致能量密度并不能令人满意。因此，开发可替代的水系金属电池系统以提高放电电压具有重要意义。

近日，南开大学牛志强教授报道了在水溶液电池体系中实现了可逆的Mn²⁺插层过程，其中无机材料和有机材料两种正极均具有Mn²⁺离子存储性能。

文章要点

1）研究发现，层状Mn_0.18V₂O₅·nH₂O（MNVO）正极在放电/充电过程中表现出可逆的Mn²⁺离子插入/提取机制，具有快速的动力学和稳定的循环性能。Mn||MnVO电池可以在20 s左右（10.0 A g⁻¹，64.8 Wh kg⁻¹）充满到1.9 V，因而具有快速充电性能。

2）另一种4-Cl-BQ有机正极在C=O和C-O⁻基团之间发生转变，表现出Mn²⁺离子的配位/不配位。密度泛函理论（DFT）计算表明，一个Mn²⁺离子将与相邻的4-Cl-BQ分子的两个C-O⁻基团配位。结果，制造的Mn||4-Cl-BQ电池的放电电压稳定在约1.37 V。

这些结果突出了Mn²⁺离子插层在不同正极上的可行性，以及水系MIBs的发展前景。

参考文献

Bi, S., Wang, S., Yue, F. et al. A rechargeable aqueous manganese-ion battery based on intercalation chemistry. Nat Commun 12, 6991 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-27313-5

https://doi.org/10.1038/s41467-021-27313-5