图1：水系Mn基氧化还原电对在水介质中的电化学性质和机理

 (a)Mn反应的电位-pH Pourbaix 图。(b) 可逆Mn氧化还原对的氧化还原电位。(c) 各种锰基电池在不同机理下的工作原理示意图。

图2：Mn 金属负电极和 Mn 离子电池

(a) 锰金属负极锰离子电池工作原理示意图。(b) Mn/Mn²⁺电对在含有 NaClO₄、甘氨酸和 50 wt% 蔗糖作为添加剂的MnSO₄电解液中反应的循环伏安曲线。(c)使用1 M MnSO₄或1 M Mn(CF₃SO₃)₂电解质的 Mn||MnVO 电池的电压曲线。

图3：Mn金属负极保护策略

(a) 锰金属负极的科学挑战和缓解策略示意图。(b) 在 Mn||MnVO 电池中循环前后碳/Mn复合负极的X射线衍射谱。(c) 镀锡 Mn(Mn@ISI)对称电池在 0.1 mA cm^–2（黑线）或 0.2 mA cm^–2（红线）下的循环性能。(d) Mn@ISI负极在循环前后的俯视图和横截面扫描电子显微镜图像。

图4：基于 Mn²⁺/Mn³⁺的液流电池（RFB）

 (a) 基于Mn²⁺/Mn³⁺的液流电池的工作原理。(b) Mn³⁺歧化和稳定策略的示意图。(c) [Mn(H₂O)₆]²⁺和[Mn(EDTA)]^2–的优化几何结构和HUMO-LUMO间隙，以及与MnSO₄或[Mn(EDTA)]^2–电解质中循环后的电极SEM图。(d) 含或不含Ti添加剂的 MnSO₄ 电解质的循环伏安曲线。(e) 单流设计中不同荷电状态(SOC)下 Ti-Mn RFB的代表性电压曲线（电解质成分：1 M MnSO₄ + 1 M TiOSO₄ + 3 M H₂SO₄）。

图5：具有沉积-溶解反应机制的Mn²⁺/MnO₂基电池

(a) 金属-Mn²⁺/MnO₂ 电池的工作原理。(b) Zn- Mn²⁺/MnO₂电池在有酸或无酸的硫酸盐体系中的代表性电压曲线。(c) 质子在Mn²⁺/MnO₂反应中的作用及其缓解策略的示意图。(d) 质子库H₂PO₄^– 通过在放电过程中释放H⁺来辅助MnO₂放电。(e) Mn²⁺/MnO₂电极在酸性介质中和对电极在碱性介质中的电解液解耦Mn²⁺/MnO₂电池的工作原理。(f) 电解质去耦Zn- Mn²⁺/MnO₂电池的代表性电压曲线。

图6：基于Mn²⁺/MnO₂的电池动力学行为和稳定性优化

 (a)改善 Mn²⁺/MnO₂基电池动力学行为的设计策略。(b) Zn²⁺/Mn²⁺与各种阴离子的典型计算结合能。(c) PVP 辅助的MnO₂去溶剂化过程示意图。(d) 质子辅助的MnO₂溶解过程四步反应路径的相对能量分布。(e) 顶部：在添加 0.1 M H₂SO₄的MnSO4 电解质中具有Mn空位的电沉积MnO₂晶体的原子分辨率 HAADF-STEM 图像。底部：有或没有Mn空位的MnO₂的电子密度差异。(f) Ni辅助电沉积MnO₂在STEM模式下的能量色散 X 射线光谱(EDX)元素映射。(g) 碘化物通过解决放电过程中“死”MnO₂问题的氧化还原介体效应示意图。(h) 在碘化物氧化还原介体的帮助下，Zn-Mn²⁺/MnO₂电池在50 mAh cm^-2 下循环的电压曲线。(i) 有或没有碘化物的碳毡电极的SEM图像和循环后电解液的光学图像（电解液组成：1 M Zn(Ac)₂ + 1 M Mn(Ac)₂ + 2 M KCl + 0.1 M KI）。

图 7：近中性可充电Zn-MnO₂电池中的MnO₂反应机理

(a) Zn²⁺在隧道型 α-MnO₂和锌负极之间迁移的锌离子电池示意图。(b) 锌负极和α-MnO₂正极在 1 M Zn(NO₃)₂ 电解液中 2 mV s^–1 扫速时的CV曲线。(c) α-MnO₂ 电极在第一次循环和第二次循环放电过程中的原位 XRD。(d) 使用 2 M ZnSO₄ + 0.2 M MnSO₄ 电解质的 Zn-MnO₂ 电池（50 mA g^-1 持续 120 秒，然后静置 4 小时）的放电恒电流间歇滴定技术 (GITT) 曲线。(e) ZHS辅助锰参与的 Mn²⁺/Zn_xMnO(OH)₂反应的沉积-溶解反应机理示意图，其中ZHS参与沉积-溶解反应以缓冲电解液pH值（电解液组成为2 M ZnSO₄ + 0.2 M MnSO₄)。(f) 电解质组成为 1 M Zn(TFSI)₂ + 0.1 M Mn(TFSI)₂的δ-MnO2的非扩散 Zn²⁺嵌入和随后的H⁺转化反应机制示意图。(g) α-MnO₂纳米棒在H⁺嵌入后具有隧道畸变的低倍 STEM 图像。来自(h)表面和(i)大部分H+嵌入的α-MnO₂纳米棒的原子级成像。

图8：锰基材料的优化策略

(a) 石墨烯卷轴α-MnO₂的透射电子显微镜 (TEM) 图像。(b) 石墨烯卷轴α-MnO2的高分辨率 TEM 图像。(c) 掺入K⁺离子稳定具有K-O键的Mn多面体的示意图。(d) 聚苯胺嵌入δ-MnO₂的示意图。(e) Zn²⁺在具有Mn空位的尖晶石型ZnMn₂O₄中扩散的示意图。(f) 提出的Zn²⁺在有或没有Mn空位的尖晶石型 ZnMn₂O₄ 中扩散。

图 9：MnO₄^2–/ MnO₄^–基液流电池

(a) MnO₄^2–/ MnO₄^–氧化还原对。其溶解在5 M OH中的3.62 M MnO₄^– 的CV 曲线在20 mV s⁻¹的扫描速率下在减小（蓝线）和加宽（红线）电化学窗口中循环30 次。(b) 多硫化物- MnO₄^2–/ MnO₄^––RFB 在第一个循环中的电压曲线，其中它先放电然后充电至60%的充电状态（负极：3 M NaOH 中溶解2.1 M Na₂S₂ || 正极：3 M NaOH 中溶解 2.1 M NaMnO₄）。