Марганец — это кирпичики в стене, а цинк — гость, который приходит и втискивается между ними. Если гость садится неудобно, он выталкивает кирпичик из кладки. Примерно это происходит в цинк-ионной батарее: при разрядке ионы цинка встраиваются в кристаллическую решётку оксида марганца, и марганец начинает вымываться в раствор.
Учёные рассчитали, насколько энергетически выгодно марганцу покинуть своё место, и нашли, что в разряженной фазе (ZnMn$_2$O$_4$) это происходит легко. Причина — неудобная изогнутая координация цинка, которая ослабляет связи марганца с кислородом. Эксперименты с ядерным магнитным резонансом прямо во время работы батареи подтвердили: марганец уходит в раствор на протяжении всей разрядки, а при зарядке частично осаждается обратно на электрод.
Это открытие объясняет, почему цинк-ионные батареи пока не могут конкурировать с литиевыми по долговечности. Понимание механизма подсказывает, как изменить состав или структуру катода, чтобы цинк садился удобнее и не выталкивал марганец. Тогда дешёвые и безопасные цинковые батареи смогут запасать энергию для целых районов.
Марганец, растворённый в электролите, при зарядке может снова осесть на электрод — батарея частично сама себя чинит, но не полностью.
В фильме «Матрица» люди используются как батарейки, но их тела не рассчитаны на такую работу — как и марганцевый катод, который разрушается от неправильной посадки ионов.