水系Zn–MnO2電池における亜鉛水酸化物硫酸塩の沈殿/溶解の動力学をオペランド光学顕微鏡によって分離する：メカニズムパズルの欠けていたピース

要約 エネルギー貯蔵はエネルギーシステムに柔軟性を提供し、風力や太陽光などの再生可能エネルギー源を電力網に組み込むための鍵となる。水系Zn–MnO2電池は、高い理論容量（616 mAh g –1）と地殻中の成分の豊富さから、グリッド規模のアプリケーションにおいて有望な候補である。しかし、これらは低いサイクリック性に苦しんでおり、これはおそらくMnO2の電気化学的変換によって引き起こされる劇的なpH変動に関連している。これらのpH変動は、亜鉛水酸化物硫酸塩（Zn4(OH)6SO4·xH2O（ZHS））の沈殿/溶解を引き起こすことが知られており、MnO2の変換に影響を与える可能性がある。ここでは、光学反射計を使用して、MnO2電極の充電および放電をその場で運転中に画像化し、定量的にモニタリングする。これは、固体相ZHSが充電および放電の両方の動力学を支配する様子を強調し、水系Zn–MnO2電池におけるメカニズムの全体像を提供する。ZHSの沈殿がMnO2電極の放電を妨げる可能性がある場合、これは充電中の水の競合酸化の発生を遅らせる重要なpHバッファーである。