betway88西汉姆联姚亚刚教授团队与中国科学院苏州纳米所张其冲研究员团队合作，在国际权威综述期刊Chemical Reviews上发表综述论文。betway88西汉姆联姚亚刚教授、中国科学院苏州纳米所张其冲研究员为共同通讯作者，邵智鹏、孟宇、谢玉成为共同第一作者，其中邵智鹏为betway88西汉姆联2022级博士研究生。

水系锌锰电池因锌/锰资源丰富、本征安全、环境友好，被视为极具潜力的大规模储能技术。然而，传统离子嵌入型锌锰电池（IZMBs）依赖单电子Mn⁴⁺/Mn³⁺氧化还原，理论比容量仅约308 mAh g⁻¹，且反复的Zn²⁺/H⁺嵌入/脱出会造成正极晶格应力积累和结构疲劳，循环稳定性难以满足实际应用需求。近年来兴起的电解型锌锰电池（EZMBs）基于两电子Mn²⁺/MnO₂沉积-溶解反应，可同时实现约1.992 V的高放电电压和616 mAh g⁻¹的高理论比容量，为高能量水系储能提供了重要突破方向。

该综述系统阐述了IZMBs与EZMBs在储能机制上的本质差异，深入解构了EZMBs在正极转化、锌负极界面和电解质环境中的关键挑战，总结了正极改性、负极保护和电解质工程等方面的最新突破，并提出了面向高能量密度、长寿命EZMBs的协同设计框架。文章指出，EZMBs的核心优势在于通过液-固相之间的动态沉积/溶解过程，摆脱了对特定晶体宿主的依赖，从根本上规避了传统嵌入反应引起的晶格畸变和结构坍塌；同时，锌和锰储量丰富、电解液为水系体系，综合成本有望低至约10美元/千瓦时。然而，正极Mn³⁺歧化导致的“MnO₂”积累、MnO₂低电导率与Jahn-Teller效应、锌负极析氢腐蚀与枝晶生长、以及水系电解质约1.23 V的窄电化学窗口等问题，仍制约其实际应用。

图1.电解锌锰电池的优势

图2.电解锌锰电池的发展历程

针对上述挑战，综述系统梳理了近年来的重要研究进展。正极方面，氧化还原介体（如I–/I3–、Fe2+/Fe3+、1,4-BQ/HQ）可通过辅助电子转移路径化学活化“死MnO2”，将其转化为可溶性Mn2+；晶相调控策略通过温度诱导或表面活性剂软模板引导MnO2向高电导率的γ相或δ相转变；功能添加剂则通过调控界面微环境和离子传输路径提升反应可逆性。负极保护方面，从单元素合金化（如Zn-Al、Zn-Pb）到多金属氧化物界面（如In-CuZn5/SnO2），再到基于植酸衍生的动态自适应界面层，保护策略逐步从静态屏障向智能响应演进。电解质工程方面，质子活性调控（如质子捕获剂策略）、溶剂化结构工程（如异喹啉添加剂重构Zn2+溶剂化壳层）以及两亲性水凝胶电解质（将电化学窗口拓宽至约3.0 V），为兼顾正极动力学需求与负极界面稳定性提供了多维度解决方案。

图3.电解型锌锰电池的未来展望

综述进一步指出，单一维度的优化已难以应对EZMBs复杂的系统性失效机制，未来需构建正极-负极-电解质协同设计框架，发展具有空间pH调控能力的智能电解质体系、多功能一体化电极结构，并借助人工智能辅助的多尺度理论计算加速材料筛选与机理认知。在器件层面，无正极/无负极的“双无”构型和贫电解质技术有望显著提升整体能量密度，而统一的测试评价标准则对推动实验室成果向产业化转化至关重要。

以题为“Emerging Conversion Chemistry for High-Energy Electrolytic Zinc–Manganese Batteries: Beyond Intercalation”的该工作在国际权威综述期刊Chemical Reviews上作为综述论文发表。得到国家自然科学基金（52473270、T2422028、52561160149）、中国科学院青年科学家基础研究项目（YSBR-128）、国家重点研发计划（2022YFA1203304）、国家自然科学基金/RGC联合科研资助计划（N_CityU156/25）、深圳市科技计划（JCYJ20250604190115201）、广东省基础与应用基础研究基金（2025A1515011098、2026A1515011628）以及江苏省研究生科研与实践创新计划（KYCX25_0270）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6c00438