近日，课题组博士生汪飞和博士生华海明在镁二次电池电解液设计方面取得新进展，相关成果 “Solvent Molecule Design Enables Excellent Charge Transfer Kinetics for a Magnesium Metal Anode”发表在国际知名期刊“ACS Energy Letters”上。

镁二次电池由于镁金属负极的高体积能量密度、低成本和高安全性而受到研究人员的关注。然而，由于镁负极在传统电解液中严重的钝化现象和因此产生的超高过电位，给镁二次电池的实际应用带来了巨大挑战。基于此，本工作从镁离子溶剂化结构角度出发，通过精细的分子设计，发现3-甲氧基苯胺可以作为一种高效的镁电池新型溶剂，显著降低镁负极过电位并且具有优秀的库伦效率。

本工作还系统分析了镁负极沉积行为，提出了将Marcus电荷转移理论与去溶剂过程相结合的全新机理，完美解释了电化学行为和镁离子溶剂化结构之间的关系。

研究者还发现胺类溶剂具有优异的耐水性能，在超高的水含量下其电化学性能仍能保持，这归因于胺基的强氢键作用，束缚住水分子的活性，这一新奇发现提供了增强电解液耐水性能的新思路，极大促进镁电池商业化的可能性。

本报告揭示了溶剂分子结构及其配位能力对镁金属负极界面电化学反应的重要影响，并首次提出了在镁二次电池中溶剂分子的通用设计原理。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c02525