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近日，av网站 新型电池物理与技术教育部重点实验室杜菲、姜珩教授团队与合作者在水系金属空气电池研究方面取得重要进展，相关成果以” In situ formation of lattice-distorted Mn-based catalysts boosting high energy-efficiency aqueous metal-air batteries”为题发表在《Advanced Materials》上。

近年来，水系金属空气电池（AMABs）因具有高理论能量密度、高安全性和低成本而备受关注。传统采用碱性电解液以提升氧还原/析氧（ORR/OER）反应动力学，但其易吸附CO₂形成碳酸盐堵塞氧通道，并加剧金属负极腐蚀与枝晶生长，导致电池需依赖纯氧环境，限制了实际应用。为此，研究转向采用近中性水系电解液，以抑制负极腐蚀并提升CO₂耐受性。然而，中性环境下反应物浓度与电导率较低，严重迟滞氧反应动力学，致使电池过电位大、能效低，亟需高效催化剂。贵金属催化剂成本高昂；单原子催化剂虽前景可观，却面临合成复杂、结构稳定性不足、长循环中金属易溶出等问题，制约其规模化应用。因此，开发合成简便、活性优异且循环稳定的新型氧催化剂，是推动近中性水系金属空气电池发展的关键。

针对以上问题，团队提出了一种含Mn²⁺的功能电解液，用于近中性水系金属空气电池，通过电位诱导在电极表面原位生成晶格畸变的MnO₂纳米团簇作为氧催化剂。该方法避免了复杂的催化剂制备过程，实现了催化剂的均匀分布与活性位点最大化。晶格沿c轴收缩促进了电子离域和d带中心上移，优化了OER过程中的*OOH形成，从而将四电子OER/ORR过电位降低35.9%（0.50 V @ 0.2 mA cm⁻²），并在不同电流密度下保持较低过电位。电解液中的Mn²⁺可抑制催化剂溶解，赋予其自修复能力，使锌空气电池在近中性环境中稳定循环超过1500小时。该策略进一步拓展至锰空气电池体系，实现了0.29 V的低过电位和84.2%的高能量效率。

文章第一作者为av网站 博士研究生赵士博。通讯作者为av网站 杜菲教授、姜珩教授、中国科学院长春应用化学研究所王颖研究员。该工作得到了国家自然科学基金等项目的大力支持。

全文链接：

//doi.org/10.1002/adma.202517696