In Situ Formation of Lattice‐Distorted Mn‐Based Catalysts Boosting High Energy‐Efficiency Aqueous Metal‐Air Batteries

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作者
Shibo Zhao,Wenqiang Lu,Wei Dai,Zhichao Hou,Shanshan Li,Jimin Tang,Dong Zhang,Ying Wang,Heng Jiang,Fei Du
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (9): e17696-e17696 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adma.202517696
摘要

Rechargeable aqueous metal-air batteries (AMABs) offer sustainable energy storage solutions with inherent safety, cost-effectiveness, and high theoretical energy density. However, their practical performance is limited by sluggish oxygen redox kinetics, especially in CO2-tolerant and anode-friendly near-neutral electrolytes. Here, a feasible catalyst design strategy is reported by introducing Mn2+ into aqueous electrolytes to enable in situ formation of MnO2. Notably, this electrodeposited MnO2 exhibits a unique 3% lattice contraction, which upshifts the d-band center and significantly accelerates oxygen evolution reactions. The lattice distortion optimizes the *OOH intermediate formation energy, reducing the potential-determining step barrier by ≈17.0% compared to conventional MnO2. Consequently, Zn-air batteries with near-neutral electrolytes achieve a 35.9% reduction in OER/ORR overpotential (0.50 V) and elongated cycling stability (>1000 h). This approach further enables Mn-air batteries to achieve a low overpotential (0.29 V) and high energy efficiency (84.2%), offering a universal strategy for efficient, durable, and CO2-tolerant AMABs.
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