2600次以上！香港城市大学支春义团队，发表EES！

水系锌锰液流电池（Zn-Mn-FB）因其高电压、低成本和环保性而成为大规模储能的潜在候选者。然而，由于MnO₂还原反应（MnRR）动力学缓慢，性能较差，导致放电电压低（通常

在此，香港城市大学支春义团队通过阳离子调节的MnO₂形成/分解过程成功实现了可逆的Mn²⁺/MnO₂反应。作者揭示了添加Mg²⁺在锁定自由水和形成原子间距增大的掺镁MnO₂化合物方面的双重作用，导致优异的电解液稳定性和高度可逆的MnRR。

基于此，含有Mg²⁺的Zn-Mn FBs在20 mA cm^-2下具有1.91 V的高放电电压，并在2600多次循环中具有优异的循环稳定性，从而实现了相当高的能量密度（每个循环38.2 mWh cm^-2，累积23.75 Wh cm^-2）。

图1. Mn-H和Mn-Mg-H电解液的稳定性和结构表征

总之，该工作证明了阳离子辅助的Mn²⁺/MnO₂反应，显著改善了MnO₂还原反应（MnRR）动力学，实现了高压和长期稳定的Zn-Mn-FBs。FT-IR、拉曼和MD模拟表明在2.0 V以上沉积MnO₂时，Mg²⁺的剧烈水合增强了电解液稳定性。EDS、HR-TEM和XPS光谱表征的掺镁MnO₂含有更多的结构缺陷和更大的原子间距，更容易在正极电解液中分解，避免了MnO₂聚集导致的正极钝化。

此外，Mg²⁺调节的Zn-Mn-FBs在20 mA cm^-2下实现了1.91 V以上的高放电电压，在5 mAh cm^-2（10 mA cm^-2）下实现了2600多次循环的优异循环稳定性，在20 mAh cm^-2（20 mA cm^-2）下完成了100次循环，实现了每次循环38.2 mWh cm^-2和累积23.75 Wh cm^-2的卓越能量密度。因此，该工作为促进高能量密度和长寿命锌锰液流电池的发展提供了新思路。

图2. 基于Mn-Mg-H电解液的Zn-Mn-FBs的性能

Cation-regulated MnO2 Reduction Reaction Enabling Long-term Stable Zinc-Manganese Flow Batteries with High Energy Density, Energy & Environmental Science 2025 DOI: 10.1039/d4ee03385j

支春义，香港城市大学材料科学与工程系教授，香港青年科学院院士、英国皇家化学会会士、Clarivate高被引研究员（2019-2022，材料科学）和RGC高级研究员。主要研究方向为BCN纳米结构的性质研究。