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 Mn²⁺ Cross-Linked Gel Electrolyte Enables Reversible Quasi-Solid-State Manganese Metal Batteries”为题发表在《Nano Letters》上。

与锌金属电池相比，含水锰金属电池具有更高的能量密度和更高的成本效率，因此成为固定储能应用的有前途的替代品。然而，锰金属的高反应性导致严重的寄生反应，阻碍了AMMBs的发展。

在本研究中，杜菲教授团队成功开发了一种基于海藻酸锰的准固态凝胶电解质。利用优化的结晶度和SA与Mn²⁺之间独特的离子交联相互作用，SA@Mn凝胶电解质提供了充足的Mn²⁺迁移途径，从而实现室温下172.5 mS cm^-1的高离子电导率以及0.89的高离子迁移数。有效的Mn²⁺迁移路径、减少的自由水含量和增强的O-H键使得SA@Mn凝胶电解质能够显著抑制Mn金属负极的枝晶生长、严重的HER和自发腐蚀。因此，Mn||Mn对称电池可以实现低极化电位和长循环性能。组装的Mn||SA@Mn||AgVO全电池展现出良好的比容量、循环稳定性和倍率性能。此外，首个准固态锰金属软包电池的成功实现进一步证明了SA@Mn体系的实用性，显示了潜在实际应用的良好电化学性能。

文章第一作者为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2023级硕士生郑宏宝，通讯作者为吉林大学物理学院杜菲教授、姜珩教授、张冬教授。该工作得到了基金委基金重大研究计划、面上项目和吉林省重点项目的大力支持。

全文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c00469.