Angew. Chem. :正极电解质界面相(CEI)加速Mo6S8表面的电荷转移过程

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金属二次电池因其高安全性、高能量密度的特性而受到广泛关注。因为电化学反应过程大多发生在电极材料表面,所以界面处的去溶剂化和电荷转移过程对电极材料的离子存储性能具有重要影响。然而,镁电池中的界面问题并未受到太多关注,尤其是正极/电解液界面相(cathode/ electrolyte interphase,CEI)。目前只有Aurbach等人报道,在含氯的镁电解液中,Mo6S8正极表面会形成一层含氯吸附层,有利于Mg2+嵌入到Mo6S8正极材料中。虽然氯化物可以有效抑制镁金属负极的钝化,并且改善Mg2+在Mo6S8正极中的可逆脱嵌,但氯化物一般具有集流体腐蚀性,极大地限制了含氯电解液的电化学稳定窗口。


近日,青岛科技大学周新红教授与中国科学院青岛生物能源与过程研究所崔光磊研究员、崔子立、杜奥冰副研究员合作,通过调控电池的充电截止电位,使得一款无氯镁电解液中的镁盐(Mg[B(hfip)4]2)发生氧化分解,从而在Mo6S8正极表面上构建了均匀的CEI层。该工作首次明确报道了镁电池中的CEI界面层,为多价电池体系中的界面问题提供了较为深入的见解,为未来高电压储镁正极的发展打开了大门。



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作者首次阐述了Mo6S8的Mg2+存储性能与无氯硼基镁电解液中的充电截止电压密切相关。当充电截止电压设置为合适的电位(~ 2.6 V)时,Mo6S8的放电容量在经历十多圈充放电的活化过程后达到最大值。通过各种表征,作者证明了电化学活化过程伴随着Mo6S8表面CEI的形成。经鉴定,CEI的有效成分主要包括BxOy有效物种。尽管具体成分还有进一步解析,但是理论计算证实了BxOy物种有利于溶剂化Mg2+在正极表面的去溶剂化过程。

文信息

Cathode Electrolyte Interphase (CEI) Enables Mo6S8 with Fast Interfacial Magnesium-Ion Transfer Kinetic

Dingming Wang, Xiaofan Du, Guansheng Chen, Fuchen Song, Jiahao Du, Jingwen Zhao, Yinglei Ma, Jia Wang, Aobing Du,* Zili Cui,* Xinhong Zhou,* Guanglei Cui*


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202217709




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