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南大金鐘&馬晶：高性能水系鎂離子電池

來(lái)源：時(shí)間：2024-03-15 11:35:57 瀏覽：1506次

第一作者：Xinmei Song

通訊作者：金鐘教授、馬晶教授

DOI: 10.1021/jacs.4c00227.

【研究背景】

傳統(tǒng)的有機(jī)電解質(zhì)通常會(huì)在鎂陽(yáng)極上形成一層絕緣和鈍化層，導(dǎo)致使用壽命較短，同時(shí)固有的毒性和易燃性容易引發(fā)環(huán)境和安全問(wèn)題。而水系可充電鎂電池在本質(zhì)安全、經(jīng)濟(jì)高效和可持續(xù)儲(chǔ)能方面都具有巨大潛力，引發(fā)很多關(guān)注。然而，其電壓范圍較窄以及電解質(zhì)和電極之間的兼容性不理想，限制了其可行性。基于此，南京大學(xué)金鐘和馬晶教授等人報(bào)道了一種創(chuàng)新的三元共晶鎂離子電解質(zhì)，采用MgCl2-6H2O、乙酰胺和尿素以1: 1: 7的摩爾比組成。通過(guò)Mg2+ 離子和兩種有機(jī)成分之間的競(jìng)爭(zhēng)溶解效應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化。

【文章要點(diǎn)】

1、研究設(shè)計(jì)的全電池顯示出較高的電壓平臺(tái)和穩(wěn)定的循環(huán)性能。

2、原位表征揭示出鎂的儲(chǔ)能機(jī)制，同時(shí)固體-電解質(zhì)界面吸附/解吸行為大大降低了電極材料的意外溶解和副反應(yīng)。

3、研究表明，電解質(zhì)調(diào)制策略在提高各種成分的兼容性以實(shí)現(xiàn)高性能水系多價(jià)離子電池方面是可行的。

【圖文展示】

圖1.新型鎂離子共晶電解質(zhì)的合成與表征

圖2.共晶電解質(zhì)

圖3. Mn-NVO負(fù)極以及CuHCF||Mn-NVO全電池的電化學(xué)性能

圖4. Mn-NVO負(fù)極儲(chǔ)鎂機(jī)制

圖5. XPS表征以及界面反應(yīng)示意圖

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