水系电池普适性策略：沉积-溶解反应机理

沉积-溶解反应机理：一种水系电池的普适性设计策略

水系电池以其安全性，低成本，长循环等优点，在储能应用领域有不可取代的地位。目前，电极材料的设计与开发，大都是基于嵌入-脱出机理，而这对电极材料的稳定性，有很苛刻的要求。因此，开发新的水系电池反应机理，以实现对电极材料设计合成方面最小的依赖，实现潜在的性能提高，是非常有必要的。

金属一般作为电池的负极材料，都是遵循的沉积溶解过程，可以为电池提供稳定的负极反应电势(V1)支撑；同时，对于正极材料而言，比如一些氧化物，可以实现电沉积-溶解反应，对应着正极的反应电位(V2)。在电池反应体系中，如果正负极都能实现可逆沉积溶解过程，凭借正负极反应的电势差(V2-V1)，就有可能实现可充放电电池。

为了验证这种可能性，研究人员挑选了二氧化锰(MnO₂)的沉积-溶解，作为正极反应；铜、锌、铋，三种金属负极的沉积-溶解，作为负极反应，实现了可充放电水系电池。特别要说明的是，基于这种机理的电池组装过程异常简单，不需要去合成电极材料，只需要选取合适的正负极集流体以及对应的电解液即可。

 此外，对于特定的体系，使用酸性(对铜、铋而言)，中性(对锌而言)电解液，都对电池的性能进行了讨论，并对性能进行了分析，其中 MnO₂-Cu电池体系，表现出来极好的倍率性能，循环性能；MnO₂-Zn电池体系，表现出超高的放电平台(从2 V开始放电)。最后，作者组装了柔性软包电池，用来展示沉积溶解机理，在柔性电池器件领域的潜在应用。