碱性Zn−MnO₂电池电池具有安全性高、成本低、环境友好等优点，但锌负极和正极都存在严重的电化学不可逆性。虽然中性电解液被认为可以改善锌负极的可逆性，但由于Mn³⁺离子的Jahn−Teller效应，MnO₂正极确实经历了容量退化，从而缩短了中性Zn−MnO₂电池的使用寿命。理论上，在强酸性电解液中，MnO₂阴极经历了MnO₂/Mn²⁺对的高度可逆的两电子氧化还原反应。然而，酸性电解液不可避免地会加速锌负极的腐蚀，使长寿命的酸性Zn−MnO₂电池成为不可能。

近日，为了克服Zn−MnO₂电池的能量密度和寿命限制，长春理工大学Wan-qiang Liu，武汉纺织大学Yun-hai Zhu，中科院长春应用化学研究所Gang Huang提出并展示了一种混合Zn−MnO₂电池，其中酸性二氧化锰正极和中性锌负极由双疏水诱导膜(聚合物/离子液体/石墨烯；PILG)分开。

文章要点

1）与透水性和常用的离子交换膜不同，离子交换膜允许亲水离子，如H⁺、Li⁺、Zn²⁺和SO₄²⁻离子渗透到膜中， PILG膜排斥任何水合离子的吸附，只能选择性地吸收和传输疏水性双(三氟甲基磺酰基)亚胺阴离子(TFSI⁻)，从而避免了杂化体系中常见的交叉污染，并确保了阴极和阳极的最佳反应条件。

2）结果表明，HZMB具有高工作电压(2.05 V)、高放电容量(18 mAh m⁻²)、长循环能力(2275 h，2000次循环)和优异的倍率性能(20 mA cm⁻²)，突破了传统锌−电池的电压、容量和循环限制。

参考文献

Yang-feng Cui, et al, High-Energy and Long-Lived Zn−MnO₂ Battery Enabled by a Hydrophobic-Ion-Conducting Membrane, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c07792

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07792