近日，未来科学国际合作联合实验室新概念材料团队在Adv. Mater.上发表题为“Protocol in Evaluating Capacity of Zn–Mn Aqueous Batteries: A Clue of pH”的综述论文。该论文以全新的pH视角重新审视了Zn-Mn电池体系中混淆的储能机制和容量评估方案，为其进一步发展提供了新的指导和技术方案。

在众多储能器件中，锌锰水系电池(ZMABs)因其成本低、安全性高、电压平台好、理论容量大等优点而备受关注。目前，多种高能、长期稳定的ZMABs已被广泛开发，具有巨大的应用潜力。但ZMABs的化学反应一直很复杂，仍然存在争议。

在文献中， ZMABs面临异常容量行为，如容量波动和各种“前所未有的性能”。由于电解质添加剂诱导的配合物，与不同机制相关的各种充放电行为正在被报道。然而，目前的性能评估仍然不规范，只考虑电极或电解质，缺乏全面和公正的ZMABs性能评估方案，阻碍了进一步的研究和商业化。该综述提出了一个pH线索(质子耦合反应)来理解不同的机制，并将容量贡献归一化。然后，系统地讨论了基于不同储能机制的一系列性能指标，包括额定容量(Cr)和Mn²⁺的电解质贡献率(CfM)。明确了Mn (II)↔Mn (III)↔Mn (IV)转换化学性质与质子耗产之间的关系。最后，提出了面向定制应用场景的可调H⁺/Zn²⁺/Mn²⁺储能系统的具体设计理念，为下一代高安全可靠的储能系统打开了大门。

图一：ZMABs充放电机制及异常行为总结

图二：依赖pH环境的H⁺/Zn²⁺/Mn²⁺主导的电化学过程

图三：对未来商业化的总体总结和展望

相关的研究成果近期发表在Adv. Mater.杂志上，文章第一作者为吉林大学博士生杨航，通讯作者为吉林大学韩炜教授、南洋理工大学范红金教授和复旦大学晁栋梁教授。该工作得到了国家自然科学基金以及吉林大学未来科学国际合作联合实验室种子基金的支持。

全文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202300053