近日，亿万先生MR资料科学与工程学院高彦峰教授团队与中国科学院青海盐湖钻研所合作在高面积容量锰基液流电池的钻研中获得了沉要进展，钻研成就以“High-Areal-Capacity Manganese-Based Redox Flow Batteries via Sodium Diphosphate-Modified Electrolyte”为题颁发在资料科学钻研的顶刊《Advanced Functional Materials》（影响因子18.5）。资料学院博士生刘鑫为论文第一作者，高彦峰教授、崔苑苑副教授为论文的通讯作者，中国科学院青海盐湖钻研所冯海涛钻研员为论文合作作者。

锰基氧化还原液流电池（Mn-RFBs）因其高氧化还原电位、低成本效益和可持续性，在大规模储能领域拥有沉要的利用远景。然而，Mn-RFBs中Mn³⁺歧化反映形成的MnO₂晶体在电极表表不成逆沉积，严沉削减电极可利用的反映位点，限度了现实的面积容量。本钻研针对上述问题，选取电解液配体螯合思路，通过焦磷酸钠（PPi）作为增长剂，调控Mn²⁺的溶剂化结构，从而转变反映天生的MnO₂晶体结构，使MnO₂流入电解液而预防沉积在电极上。最终实现了141.8 mAh cm^-2（150次循环和98.2%库伦效能）的面积容量，相比力已报路的Mn-RFBs最高面积容量文件，本钻研面庞量提高了1.4倍、循环机能提升了2.3倍、同时电流密度提高了1.5倍。

在无增长剂电解液中，MnO₂在电极表表不休沉积，最终形成一层致密的MnO₂层，覆盖了电极活性位点。相反，Mn-PPi电解液即便在100 mAh cm^?2的面庞量下也能维持电极的原始状态，没有MnO₂沉积在电极上，批注MnO₂偏差于流入电解液（图1）。

图1 有无增长剂电解液在分歧面庞量下的电极沉积情况

无增长剂电解液中，[Mn(H₂O)₆]²⁺主导的溶剂化结构推进了MnO₂向明确的晶体晶格成长，导致晶体MnO₂在电极上的逐步沉积，进而钝化电极的电活性位点。相比之下，参与PPi后，氢键网络被沉新配置为[Mn(HPO₄)₂(H₂O)₂]^2-配位复合物，可能使磷酸基团整合到在形成的MnO₂结构中，导致结晶过程中出现氧缺点和磷掺杂。PPi增长剂的作用可能提供一个软模板，通过引入空位缺点粉碎MnO₂的晶体结构，从而促使MnO₂从晶体结构转变为非晶态。非晶态MnO₂通过静电相互作用机造在电解液中维持动态分散，维持陆续再生的电极电活性界面（图2）。

图2 通过配体螯合战术转变MnO₂描摹、晶体结构及表表电位。

通过MnO₂的结构工程，本钻研成功抑造了电极上的MnO₂沉积，电池可能达到91.5 mAh cm^-2（300次循环和99.7%库伦效能）和141.8mAh cm^-2（150次循环和98.2%库伦效能，最高报路止堠的面积容量，相比无增长剂的电解液提高了10倍（图3）。本钻研提出了一种新鲜的低成本电解液配体战术，有效提高Mn-RFBs电池的面积容量，并拥有优异的循环不变性。这一战术同样能够扩大到其它Mn-RFBs和沉积基电池系统，实现高面积容量的利用。

图3 电池长循环机能（141.8 mAh cm^-2），与已汇报文件电池机能对比

该钻研得到了国度天然科学基金（52372088）的赞助。同时该钻研由亿万先生MR和中国科学院青海盐湖钻研所共同实现。亿万先生MR和中国科学院青海盐湖钻研所萦绕能源贮存、能源回收、盐湖提取等问题，发展了一系列合作钻研，蕴含液流电池、钠离子电池、电极资料回收等，得到了中国科学院青海盐湖钻研所自主部署项目（E260GC0401）的大力支持，本次在AFM颁发的论文是合作钻研成就之一。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202509495