Protocol in Evaluating Capacity of Zn–Mn Aqueous Batteries: A Clue of pH

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作者
Hang Yang,Tengsheng Zhang,Duo Chen,Yicheng Tan,Wanhai Zhou,Li Li,Wei Li,Guangshe Li,Wei Han,Hong Jin Fan,Dongliang Chao
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (24): e2300053-e2300053 被引量:146
标识
DOI:10.1002/adma.202300053
摘要

Abstract In the literature, Zn–Mn aqueous batteries (ZMABs) confront abnormal capacity behavior, such as capacity fluctuation and diverse “unprecedented performances.” Because of the electrolyte additive‐induced complexes, various charge/discharge behaviors associated with different mechanisms are being reported. However, the current performance assessment remains unregulated, and only the electrode or the electrolyte is considered. The lack of a comprehensive and impartial performance evaluation protocol for ZMABs hinders forward research and commercialization. Here, a pH clue (proton‐coupled reaction) to understand different mechanisms is proposed and the capacity contribution is normalized. Then, a series of performance metrics, including rated capacity ( C r ) and electrolyte contribution ratio from Mn 2+ (CfM), are systematically discussed based on diverse energy storage mechanisms. The relationship between Mn (II) ↔ Mn (III) ↔ Mn (IV) conversion chemistry and protons consumption/production is well‐established. Finally, the concrete design concepts of a tunable H + /Zn 2+ /Mn 2+ storage system for customized application scenarios, opening the door for the next‐generation high‐safety and reliable energy storage system, are proposed.
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