尽管Mn³⁺/Mn²⁺ 氧化还原对具有>1.3 V（vs SHE）的高电位，但由于Mn³⁺ 存在严重的穿梭效应和歧化反应，其在静态电池系统中的应用仍鲜有报道。近日，中国石油大学Wei Xing，香港城市大学Chunyi Zhi和南方科技大学Hongfei Li课题组基于可逆沉积/剥离的Sn负极和具有稳定Mn³⁺/Mn²⁺ 氧化还原的正极，构建了具有超长循环寿命的水系Sn-Mn全电池。

本文要点

1)   作者发现Sn负极在酸性电解质中表现出高沉积效率，低极化，以及优异的稳定性；

2)   焦磷酸配体与Sn⁴⁺通过络合作用在电极表面形成保护层，有效抑制了Mn³⁺ 的歧化反应和向电解液的不可控扩散，在H⁺ 和络合剂的作用下，Mn³⁺/Mn²⁺在石墨表面实现了可逆转化；

3)   基于此设计的全电池实现了高容量(0.45 mAh cm^–2 at 5 mA cm^–2)，高放电平台(>1.6 V)，大倍率能力（58% retention from 5 to 30 mA cm^–2），并且循环30000周无明显容量衰减。

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Xuejin Li, Yongchao Tang, Cuiping Han, Zhiquan Wei, Haodong Fan, Haiming Lv, Tonghui Cai, Yongpeng Cui, Wei Xing*, Zifeng Yan, Chunyi Zhi*, and Hongfei Li*, A Static Tin–Manganese Battery with 30000-Cycle Lifespan Based on Stabilized Mn³⁺/Mn²⁺ Redox Chemistry, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.3c00242

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c00242