具有弱酸性电解质的水系Zn/MnO2电池（AZMOB）有望成为用于清洁发电的潜在绿色电网级储能解决方案。揭示机理对于提高应用所需的容量保持率至关重要，但由于正极固相的演变以及溶解-沉积氧化还原过程导致电解液中溶解锰的存在，机理研究非常复杂。

近日，石溪大学Kenneth J. Takeuchi引入了operando多相扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)分析，能够同时表征Mn氧化还原反应中涉及的水相和固相。

文章要点

1）该方法在多种电解质(ZnSO₄、Zn(CF₃SO₃)₂和Zn(CH₃COO)₂)中成功实施，揭示了相似的锰配位环境，但Mnⁿ⁺物种在固相和溶液相中的分布存在定量差异。互补拉曼光谱用于识别在阴极充电下形成的结晶度较低的含锰产物。这通过透射电子显微镜(TEM)进一步增强，以揭示沉积固体的形态和表面状况。

2）这些结果证明了一种有效的方法，可对结晶不良的多相固体进行整体表征，同时了解溶液中溶解的过渡金属物种。因此，这项工作为深入了解复杂的电化学机制提供了一种有用的方法，其中固态和溶解的活性物质都是氧化还原活性的重要贡献者。

参考文献

Daren Wu, et al, Simultaneous Elucidation of Solid and Solution Manganese Environments via Multiphase Operando Extended X‑ray Absorption Fine Structure Spectroscopy in Aqueous Zn/MnO₂ Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c09477

https://doi.org/10.1021/jacs.2c09477