近日，理學(xué)院邱博誠(chéng)教授團(tuán)隊(duì)在材料領(lǐng)域國(guó)際知名期刊《Energy Storage Materials》上發(fā)表題為“Reversible Mn3?/Mn2? redox chemistry for high-rate aqueous manganese-ion batteries”的研究論文。該研究基于可逆Mn3?/Mn2?氧化還原化學(xué)實(shí)現(xiàn)高倍率水系錳離子電池，為錳離子電池在電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新思路。

錳元素因其豐富的資源、多變的價(jià)態(tài)（Mn??/Mn3?/Mn2?/Mn?）和良好的配位化學(xué)特性，成為構(gòu)建多電子轉(zhuǎn)移儲(chǔ)能體系的重要候選。然而，在水系電解液中，Mn3?極易發(fā)生歧化反應(yīng)生成MnO?和Mn2?，導(dǎo)致活性物種流失和容量衰減。此外，Mn3?的穿梭效應(yīng)也會(huì)引發(fā)自放電、庫(kù)侖效率降低等問(wèn)題，嚴(yán)重制約其在靜態(tài)電池體系中的應(yīng)用。

本研究提出一種新型復(fù)合電解液體系，通過(guò)引入EDTA??配位劑和蔗糖添加劑，協(xié)同調(diào)控Mn2?的溶劑化結(jié)構(gòu)并構(gòu)建界面限域?qū)?，?shí)現(xiàn)Mn3?的穩(wěn)定和轉(zhuǎn)化。EDTA??可穿透Mn2?的第一溶劑化殼層，形成穩(wěn)定的Mn-EDTA配合物，有效抑制Mn3?歧化；蔗糖則通過(guò)靜電作用吸附于正極表面，形成分子屏障，阻止Mn3?向電解液中擴(kuò)散，從而提升庫(kù)倫效率和循環(huán)穩(wěn)定性。

水系錳離子電池運(yùn)行機(jī)制圖

該研究以南京農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士研究生袁文芳為第一作者，邱博誠(chéng)教授、松山湖材料實(shí)驗(yàn)室王文龍研究員和蔡樂(lè)娟副研究員、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院商健副研究員為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104598.