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傳統鋅/二氧化錳 (Zn/MnO₂) 電池中的液體電解質易導致從MnO₂到 MnOOH的單電子氧化還原的容量限制，Mn損失及容量退化等問題。

為了克服這些挑戰，南京大學姚亞剛教授及澳門大學洪果教授等人提出了一種關于在水凝膠電解質中精確質子重新分布的新想法，用于優選的雙電子氧化還原反應。

具體而言，水凝膠中的酸性層與MnO₂正極相鄰以維持雙電子氧化還原，中性層與鋅負極相鄰以抑制枝晶生長，二者被弱堿性層隔開以固定質子分布。作者證明了MnO₂/Mn²⁺的雙電子氧化還原和負極保護在電池性能中起著關鍵作用。

圖1. 三層水凝膠電解質的合成路線

驗證實驗表明，基于該電解質的電池在0.05 A g^-1時的比容量為516 mAh g^-1，并且在5 A g^-1時5000次循環后的容量保持率為93.18%，而無需在電解液中添加額外的Mn²⁺。

更重要的是，使用三層電解質的纖維狀Zn/MnO₂電池可以維持2000次循環，在 1 A g^-1時具有235 mAh g^-1的高初始容量，經180°折疊6000次后，仍可保持99.54% 的容量。當集成到衣服或便攜式配件中時，纖維電池在可穿戴電子產品中也顯示出巨大的潛力。

圖2. 纖維狀Zn/MnO₂電池的穩定性和柔韌性測試

Precise Proton Redistribution for Two-Electron Redox in Aqueous Zinc/Manganese Dioxide Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102055

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姚亞剛/洪果AEM：水系Zn/MnO2電池中雙電子氧化還原的精確質子再分布

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姚亞剛/洪果AEM：水系Zn/MnO2電池中雙電子氧化還原的精確質子再分布

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