阿贡国家实验室《AFM》：水相锌离子电池正极电化学界面动力学！

储能技术为电网提供了极大的灵活性和弹性，目前研发和技术经济评估的重点主要集中在锂离子、钠硫、铅酸、氧化还原液流和镍基电池化学方面。稳定的材料是构建储能设备的理想材料，其目的是在恶劣的电化学条件下表现出耐久性，这些条件往往不利于其寿命。

然而，美国加州大学，阿贡国家实验室等单位的研究人员，证明了电化学界面的内在不稳定性可以从障碍转化为优势。在水基锌离子电池中，即使在含Mn²⁺盐的电解液中，MnO₂也表现出相当大的溶解度。平衡和再沉积减轻了溶解对性能的有害影响，并改变了活性相的轨迹。在电解液中加入Mn²⁺盐会导致MnO₂沉积在所有导电表面，因此需要消除分散注意力的副反应以隔离活性相的动力学。在有利于溶解的条件下，电池容量急剧下降，从而形成高度结晶的四方相ZnMn₂O₄，而再沉积有助于保持容量，促进无序立方富锌相的形成。最终，这项工作旨在照亮一条未来的道路，以释放使用在其工作环境中基本上不稳定的材料制成的电池的潜力。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202102135

综上所述，AZIB阴极的电化学界面动力学对其性能和耐久性起着至关重要的作用。即使在高浓度的Mn²⁺电解液存在的情况下，MnO₂的溶解也能够被揭示出来，并被用作运行电池的机制。只有通过消除电化学电池中金属集流器上的MnO₂沉积，隔离MnO₂表面的电化学反应，才有可能实现这一观点。随着对MnO₂溶解/再沉积动力学的明确关注，发展促进MnO₂电化学不稳定性的能力将对Zn/MnO₂电池的性能至关重要。最后，本工作为拓展这一概念和开发其他可动态可逆沉积和溶解活性物质的系统提供了指导。（文：SSC）

图1| AZIB中MnO₂阴极的工作机制。

图2| 集电器效应对AZIB性能的影响

图3| MnO₂溶解对AZIB阴极转变的影响。

图4| AZIB长期循环过程中MnO₂的溶解/再沉积示意图

图5.动态δ-MnO₂阴极在Zn²⁺_(aq)-Mn²⁺_(aq)电解液中的电化学界面转变