鎂金屬二次電池因其高安全性、高能量密度的特性而受到廣泛關注。因為電化學反應過程大多發(fā)生在電極材料表面,所以界面處的去溶劑化和電荷轉移過程對電極材料的離子存儲性能具有重要影響。然而,鎂電池中的界面問題并未受到太多關注,尤其是正極/電解液界面相(cathode/ electrolyte interphase,CEI)。目前只有Aurbach等人報道,在含氯的鎂電解液中,Mo6S8正極表面會形成一層含氯吸附層,有利于Mg2+嵌入到Mo6S8正極材料中。雖然氯化物可以有效抑制鎂金屬負極的鈍化,并且改善Mg2+在Mo6S8正極中的可逆脫嵌,但氯化物一般具有集流體腐蝕性,極大地限制了含氯電解液的電化學穩(wěn)定窗口。
近日,青島科技大學周新紅教授與中國科學院青島生物能源與過程研究所崔光磊研究員、崔子立、杜奧冰副研究員合作,通過調控電池的充電截止電位,使得一款無氯鎂電解液中的鎂鹽(Mg[B(hfip)4]2)發(fā)生氧化分解,從而在Mo6S8正極表面上構建了均勻的CEI層。該工作首次明確報道了鎂電池中的CEI界面層,為多價電池體系中的界面問題提供了較為深入的見解,為未來高電壓儲鎂正極的發(fā)展打開了大門。
作者首次闡述了Mo6S8的Mg2+存儲性能與無氯硼基鎂電解液中的充電截止電壓密切相關。當充電截止電壓設置為合適的電位(~ 2.6 V)時,Mo6S8的放電容量在經(jīng)歷十多圈充放電的活化過程后達到最大值。通過各種表征,作者證明了電化學活化過程伴隨著Mo6S8表面CEI的形成。經(jīng)鑒定,CEI的有效成分主要包括BxOy有效物種。盡管具體成分還有進一步解析,但是理論計算證實了BxOy物種有利于溶劑化Mg2+在正極表面的去溶劑化過程。 論文信息 Cathode Electrolyte Interphase (CEI) Enables Mo6S8 with Fast Interfacial Magnesium-Ion Transfer Kinetic Dingming Wang, Xiaofan Du, Guansheng Chen, Fuchen Song, Jiahao Du, Jingwen Zhao, Yinglei Ma, Jia Wang, Aobing Du,* Zili Cui,* Xinhong Zhou,* Guanglei Cui* Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202217709














