广东工业大学余林教授团队阐明了晶态/非晶态催化剂与其电催化活性、稳定性之间的关系，提出了一种设计电催化剂的策略，助力可充式锌空气电池的商业化。

锂离子电池是目前可充电电池的主流，但其安全性一直备受困扰。锌空气电池的材质和独特结构赋予其卓越的安全性，具有不可燃、不爆炸的优势。锌空气电池的制造工艺简单，易于量产，成为下一代动力电池的有力竞争者。目前商业化的锌空气电池基本为一次电池，其性能差强人意，多应用于助听器等小型设备。由于诸多关键问题尚未解决，可充式锌空气电池的大规模商业化进程受阻，其中空气电极一侧的催化剂结构是决定电池性能的关键。对于晶态材料，其活性欠佳，因而导致电池过电势过高，能量利用率低下；对于非晶态材料，其稳定性欠佳，在长时间的充放电循环过程中催化剂容易发生团聚、脱落、失活，最终导致电池失去功能。

受到晶态/非晶态杂化材料的启发，基于团队在锰基氧化物纳米材料的十五年的研究积累，广东工业大学余林教授团队巧妙地调控制备反应的氧化还原电势和热力学条件，设计出一种具有晶态/非晶态结构的层状二氧化锰催化剂。这种独特的晶态/非晶态结构赋予了二氧化锰优异的电化学活性和稳定性，优于晶态二氧化锰和非晶态二氧化锰对照组。使用该催化剂组装的可充式锌空气电池在连续~17天的充放电循环测试后仍保持着良好的电化学性能。

为了阐明晶态/非晶态结构与高活性的关系，该文章从理论计算和实验两方面证实了晶态/非晶态结构可以活化次表面晶格氧，改变催化剂的价带能级，促进底物和中间产物在催化剂表面的吸附和转化。为了阐明晶态/非晶态结构与高稳定性的关系，该文章研究了老化测试前后催化剂的结构变化，发现在剧烈的表面重构过程中，晶态/非晶态催化剂不仅能维持二氧化锰的基本结构，还可以容纳新产生的大量的不饱和活性位点。因而，在长时间使用的过程中，晶态/非晶态二氧化锰获得了高于初始性能的电催化析氧性能（对应于充电性能）。与之相比，非晶态二氧化锰在长时间使用时从电极表面脱落，最终失去催化活性。

该论文深入地研究了晶态/非晶态二氧化锰在锌-空气电池中的应用，为锌-空气电池电催化剂的设计提供了宝贵经验，揭示了晶态/非晶态策略对推动可充式锌-空气电池商业化的深远意义。