许康等AM：镁金属电池中的钝化层，锂金属电池的坚固界面

锂电池的 SEI 具有离子导通和电子绝缘的特性，且研究者一般通过增强电解质中接触离子对（CIP）和聚集簇（AGGs）的丰度来提高中间相中的无机组分，进而拓宽电化学窗口和提升循环寿命。与之相反，镁金属负极在碳酸盐中形成的 SEI 作为钝化层会造成界面电化学动力学迟缓。

在此，美国陆军研究实验室许康、阿卜杜拉国王科技大学Zhao Zhiming，Husam N. Alshareef等人成功地将镁金属负极上传统的非活性钝化层转化为活性且坚固的界面。通过进一步地设计镁化Li⁺电解质，作者在锂金属负极上原位开发了该种弹性界面，为具有富镍正极的锂金属电池（LMB）赋予了持久的稳定性。

此外，在镁化 Li⁺ 电解质中，Mg²⁺ 和阴离子之间的强亲和力形成了具有还原性的离子簇，从而催化产生富含无机成分的阴离子衍生界面，这种由镁盐诱导的离子簇的通常只存在于锂金属电池高浓度电解质中。

图1. 不同电解质的分子动力学模拟

总之，该工作通过在锂电 EMC/FEC 酯基电解质中引入 0.1M Mg(NO₃)₂，其中 Mg²⁺ 与溶剂分子的配位以及 NO₃⁻与锂离子的相互作用，显著减少了锂离子周围的溶剂分子数，促进了锂离子的脱溶剂化。同时，Mg²⁺ 离子在锂金属表面还原为镁，形成亲锂的锂镁合金，有效抑制了锂枝晶的生长，提升了电池的循环稳定性和安全性。

此外，该项研究集中在阐明Mg²⁺和阴离子之间的相互作用上，特别是关注这种亲和力如何增强阴离子的还原。因此，该项工作体现了镁电研究对锂电研究的启发。

图2. 电池性能

Passivation Layers in Mg‐metal Batteries: Robust Interphases for Li‐metal Batteries, Advanced Materials 2024 DOI: 10.1002/adma.202402626

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许康等AM：镁金属电池中的钝化层，锂金属电池的坚固界面

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