电解型MnO₂/Zn电池因其成本低、输出电压高、安全性好、环境友好等优点，在大规模储能领域中受到了广泛的关注。但由于MnO₂的导电性较差，限制了其在大容量下的沉积和溶解，导致电池的反应动力学缓慢，容量急剧衰减。如何提高电解型MnO₂/Zn电池在高面容量下的反应动力学和循环稳定性尤为重要和具有挑战性。陈维课题组根据理论指导设计的原则，报道了一种过渡金属离子（Co²⁺和Ni²⁺）调节的电解型MnO₂/Zn电池，即Co-Ni-MnO₂/Zn电池。首先利用第一性原理计算预测了Co²⁺和Ni²⁺离子调节对MnO₂正极的沉积/溶解化学反应的电解效应。计算结果表明，相比于单一的Co或Ni调节的MnO₂和未被调节的MnO₂，同时加入强电负性的Co和Ni时，MnO₂正极具有更活跃的电子态、更快的电荷转移动力学和更高的电导率。这有利于正极进行MnO₂/Mn²⁺的固液相反应。Co和Ni对MnO₂的协同调控可以显著提高MnO₂的电导率，并在大容量下获得较高的库仑效率和良好的倍率性能。这种过渡金属离子调节的策略为提高MnO₂/Zn电池的电化学性能提供了一种普适性的方法，可应用于大规模储能领域。该成果以“High-performance Zn battery with transition metal ions co-regulated electrolytic MnO₂.”为题，发表在eScience上。