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水性可充電鎂電池在本質(zhì)安全、經(jīng)濟高效和可持續(xù)的能源儲存方面具有巨大的潛力。然而，它們的可行性受到狹窄的電壓范圍以及電解質(zhì)和電極之間的次優(yōu)兼容性的限制。

在此，南京大學Jing Ma推出了一種創(chuàng)新的三元深共晶鎂離子電解質(zhì)，由 MgCl₂·6H₂O、乙酰胺和尿素以精確平衡的 1:1:7 摩爾比組成。該配方通過利用 Mg²⁺ 離子和兩種有機成分之間的競爭性溶劑化效應進行了優(yōu)化。

文章要點

1）基于這種三元共晶電解質(zhì)、錳摻雜釩酸鈉（Mn-NVO）陽極和六氰基鐵酸銅陰極的全電池表現(xiàn)出較高的電壓平臺和高倍率性能，并表現(xiàn)出穩(wěn)定的循環(huán)性能。

2）非原位表征揭示了 Mn-NVO 的 Mg²⁺ 存儲機制，涉及初始的 Na+ 提取，隨后是 Mg²⁺ 嵌入/脫嵌。詳細的光譜分析揭示了陽極表面上關鍵的固體電解質(zhì)界面的形成。此外，固體電解質(zhì)界面表現(xiàn)出動態(tài)吸附/解吸行為，稱為“呼吸效應”，大大減輕了電極材料的不良溶解和副反應。

這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了合理的電解質(zhì)設計在促進有利的固體電解質(zhì)界面的發(fā)展方面的關鍵作用，該界面可以顯著增強電極材料和電解質(zhì)之間的相容性，從而推動水性多價離子電池的進步。

參考文獻

Xinmei Song, et al, Ternary Eutectic Electrolyte-Assisted Formation and Dynamic Breathing Effect of the Solid-Electrolyte Interphase for HighStability Aqueous Magnesium-Ion Full Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2024

https://doi.org/10.1021/jacs.4c00227