中国科学院研制出超高面容量负极和低温耐受性的镁金属电池

polyDHP）对镁金属负极进行改性来调控界面溶剂化结构，进而实现快速的Mg²⁺传导。PolyDHP固有的空间位阻以及其与Mg²⁺的静电相互作用能够降低第一溶剂化鞘层中的溶剂分子，增加阴离子和polyDHP的含量，从而降低Mg²⁺的去溶剂化能垒。并且，在镁负极表面低聚物的玻璃化转变作用下，界面相在-20 ℃下具有更规整的结构，表现出更加连续的离子传输通道，从而首次实现了镁金属电池的低温可逆循环。室温时，在5 mA cm^-2和10 mAh cm^-2条件下，镁对称电池能够循环5000 小时；-20 ℃时，在3 mA cm^-2和3 mAh cm^-2条件下，镁对称电池能够循环1300 小时，采用CuS正极的全电池能够稳定循环200圈。这项工作为镁金属电池在极端环境下应用提供了新的解决方案。相关成果发表于ACS Nano 19, 16877-16889, 2025。

上述工作第一作者分别是上海硅酸盐所博士生李古月和硕士生王腾飞，通讯作者是上海硅酸盐所陈克艺副研究员、上海大学高彦峰教授和李驰麟研究员，相关研究工作得到了国家自然科学基金和上海市科委等项目的资助和支持。

附论文链接：

https://doi.org/10.1039/D5EE01011J

https://doi.org/10.1002/aenm.202401507

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c02206

图1 对称和半对称电池的电化学性能

图2 MBG电解质中的镁沉积行为

图3溶剂化结构的表征和理论计算

图4 CuS||Mg全电池的电化学性能

图5构建持续释放亲镁位点的富氟界面层实现高稳定无氯镁金属电池

图6吡喃基聚合物调控界面溶剂化结构实现具有高面容量和低温耐受性的镁金属电池