新兴的质子电化学为未来的高容量和高倍率储能提供了机会。然而，质子电池的发展受到电极工作电位低和全电池循环寿命差(例如几十小时)的阻碍。高电位MnO₂/Mn²⁺氧化还原对是一种简单而有竞争力的阴极选择，通过在基底上电沉积固体来储存能量。

近日，新南威尔士大学Chuan Zhao，中科院宁波材料所Zhaoping Liu展示了在H₂SO₄ (≥ 1.0 M)中通过Mn²⁺电解形成的均匀且稳定的MnO₂胶体，以及它们在实现长寿命质子电池中的应用。

文章要点

1）胶体电解质使MnO₂//MoO₃电池的循环时间从11.7小时延长至33天，MnO₂// pyrene-4,5,9,10-tetraone电池的循环时间延长至437天，这是质子电池有史以来报道的最长持续时间。

2）综合分析表明胶体颗粒主要是由水合Mn²⁺、Mn³⁺、H⁺和SO₄^2-的电解质离子配位的MnO₂核。通过水稀释，胶体的固体成分沉淀成多级纳米片球，对沉积衬底的进一步表征显示，不管电解质如何，主要的电解产物为ε-MnO₂。此外，有无Mn2+酸存在时，沉淀物的胶体转化方式不同，胶体平衡既包括物理作用，也包括化学作用。

这种在电解MnO₂/Mn²⁺的新化学方面的发现也有望成为一系列新型水相储能的基础。

参考文献

Haocheng Guo, Liyang Wan, Jiaqi Tang, Sicheng Wu, Zhen Su, Neeraj Sharma, Yu Fang, Zhaoping Liu and Chuan Zhao, Stable Colloid-in-acid Electrolytes for Long Life Proton Batteries, Nano Energy, (2022)

DOI：10.1016/j.nanoen.2022.107642

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107642