近年来，镁二次电池由于其高体积能量密度、高安全性和低廉的价格而被广泛关注，但是镁电池的发展被各种不利因素所限制。二价的Mg2+由于其高的电荷密度在正极材料中的迁移速率缓慢，甚至难以嵌入传统的正极材料中，这导致适用于镁电池的正极材料大大减少。其次，镁的不均匀沉积也为镁电池带来隐患，且镁金属在传统电解液中易与电解液发生化学或电化学反应而导致镁金属表面生成钝化层，这同样容易导致电池失效。课题组针对以上问题，开展的研究工作如下：
1、Energy Storage Materials：通过Li+预嵌入实现Mg2+在TiNb2O7中的存储
通过在APC电解液中添加Li+，由于其比Mg2+高的嵌入电位会优先嵌入TiNb2O7中，Li+嵌入后TiNb2O7的电子电导率也得以提升，使得Mg2+嵌入TiNb2O7得以发生，并且Mg2+在TiNb2O7中的扩散势垒更低。除此之外，由于Li+的嵌入，在Mg2+嵌入后，TiNb2O7的体积变化率更小，因此在循环过程中更容易保持稳定的结构，通过Li+预嵌入实现TiNb2O7中快速的Mg2+嵌入动力学并得到优异的倍率性能和长循环性能。
原文链接： https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.07.042
2、ACS Applied Materials & Interfaces：亲镁性集流体设计实现均匀的镁沉积
集流体在实现高性能负极方面起到关键性作用，对于改善电池循环稳定性、提升负极利用率有重大帮助。本工作在镁二次电池负极集流体设计实现均匀镁沉积方面取得新研究进展，探索了镁电池集流体改性的普适性规律，并提出了凹面结构对于提高镁利用率的理念，丰富了实现镁负极均匀生长的镁二次电池设计思路。本文设计制作了具有亲镁 Ag 位点的 3D Cu 网（表示为“Ag@3D Cu mesh”）作为用于可逆 Mg 沉积/剥离的高性能和低成本集流体。通过系统的实验证明了Ag的亲镁性。通过多种测试方法验证了 Ag@3D Cu 网格在镁二次电池中的优越动力学和更优异的电化学性能。 Ag@3D Cu 网格同时具有大的3D结构和亲和位点，可用作研究模型，表明镁负极集流体改性规则的普适性。与未改性的Cu网相比，Ag@3D Cu mesh对生长的 Mg 金属表现出更好的粘附性，这归因于其独有的凹面结构，从而在有限的Mg含量下表现出更好的电化学性能。此外，原位光学图像显示，普通集流体在高电流密度下发生快速短路的原因是大Mg突起的随机生长，而使用Ag@3D Cu mesh可获得较为光滑的表面。并且，具有 Mg@Ag@3D Cu mesh的全电池可以表现出更高的放电容量和更长的循环可逆性。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c08470
3、ACS Applied Materials & Interfaces：镁金属表面构筑铋@聚四氢呋喃功能层以降低镁溶解/沉积过电位
金属镁由于具有成本低廉、安全性好、体积容量密度高等优点而被认为是具有发展前景的负极之一。但是镁容易和电解液中的阴离子、溶剂或杂质发生副反应，在表面产生不导Mg2+的钝化膜，造成溶解/沉积镁的过电位极大而使电池失效。本文中采用BiCl3与Mg置换反应及THF聚合反应同步进行的方式，在Mg金属表面构筑了Bi@PTHF复合功能层。PTHF的引入不仅抑制了置换反应过程中Bi颗粒的生长，并且提高了功能层的结构完整性和的电子绝缘性。该方法得到的镁对称电池具有约0.25 V低极化电压和超过2000 h的高循环寿命。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c11911
