Nano Lett.| 杜菲教授团队在水系锰金属电池研究方面取得重要进展

        近日，吉林大学物理学院新型电池物理与技术教育部重点实验室杜菲教授团队在水系锰金属电池研究方面取得重要进展，相关成果以“An Mn-Enriched Interfacial Layer for Reversible Aqueous Mn Metal Batteries”为题发表在《Nano Letters》上。

        锰金属具有较低的氧化还原电位（-1.19 V vs. SHE）和976 mAh g^-1的高理论容量，使其成为极具吸引力的水性可充电电池负极材料之一。此外，锰是地壳中第二丰富的过渡金属，具有经济可行性和促进大规模应用的潜力。然而，锰负极具有较高化学反应活性，在水系电解液中会引发严重的析氢反应（HER）。同时，Mn²⁺离子具有较大的离子半径，导致相对缓慢的Mn²⁺迁移动力学，容易引起负极表面的浓差极化，诱导枝晶的形成。特别是在低浓度电解液中，这种情况更加严重。

        在本研究中，杜菲教授团队提出了一种通过原位聚合方法在锰负极表面构建富锰凝胶界面层（Mn@MIL）的新方法来同时解决锰负极析氢和枝晶的问题。这种Mn@MIL不仅可以作为物理屏障，防止Mn负极与水系电解液的直接接触，从而抑制HER；此外，Mn@MIL中高浓度的Mn²⁺可以加速Mn²⁺的扩散动力学，大大延长桑德时间，从而抑制枝晶的生长。这一创新代表了低浓度水系电池领域的重大进步，解决了关键挑战，提高了水系锰金属电池的循环性能，为未来的实际应用做好了准备。