鎂金屬二次電池以其高安全性和高能量密度的特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。然而，鎂電池正極/電解質(zhì)間相(CEI)的重要問題仍被忽視。

在此，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所崔光磊教授團(tuán)隊(duì)通過在適當(dāng)?shù)碾姾山刂闺妷簵l件下氧化無氯四（六氟異丙氧基）硼酸鎂(Mg[B(hfip)₄]₂)鹽，在典型的Mo₄S₂正極表面上構(gòu)建了顯著的CEI層。且進(jìn)一步證明了CEI為含有源自[B(hfip)₄]^?陰離子氧化的BxOy有效物質(zhì)。

研究結(jié)果表明 BxOy物種有利于溶劑化Mg²⁺的脫溶劑化， 加速界面Mg²⁺轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)， 從而提高M(jìn)o₂S₆宿主的Mg⁸⁺儲(chǔ)存能力。

圖1. Mo₆S₈//Mg電池在2.6 v充電截止電壓下的電化學(xué)性能

特別地，該工作首次報(bào)道了鎂電池中的CEI，闡述了無氯硼基鎂電解質(zhì)中Mg₆S₈的Mg²⁺的存儲(chǔ)性能與充電截止電壓密切相關(guān)。即當(dāng)充電截止電壓設(shè)置為合適的電位(~2.6 V)時(shí)，經(jīng)過多次激活循環(huán)后，Mg₆S₈容量緩慢增加到最大。

通過各種表征證明了電化學(xué)活化過程伴隨著Mg₆S₈表面CEI的形成。也就是說，Mg[B(hfip)₄]₂的陰離子可以在Mg₆S₈表面（高截止電壓下）被氧化，從而構(gòu)建有利的CEI層。

此外，通過FTIR光譜和DFT計(jì)算表明，CEl中的BxOy有利于Mg²⁺在正極表面溶劑化的溶出過程。受鋰電池和鈉電池多樣化CEl設(shè)計(jì)理念的啟發(fā)，Mg電池CEl的這種構(gòu)建策略將極大地促進(jìn)Mg²⁺存儲(chǔ)正極的開發(fā)和商用Mg電池的發(fā)展。

圖2. 高截止電壓下 Mg[B(hfip)₄]₂的作用機(jī)制

Cathode Electrolyte Interphase (CEI) Enables Mo₆S₈ with Fast Interfacial Magnesium-Ion Transfer Kinetic, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202217709