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可充鎂電池（RMBs）由于鎂金屬負(fù)極具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和較低的枝晶形成傾向，在高溫專用電池領(lǐng)域具有巨大的潛力。但開(kāi)發(fā)能夠在高溫條件（>100°C）下穩(wěn)定運(yùn)行的Mg²⁺導(dǎo)電電解質(zhì)是高溫RMB的關(guān)鍵。

中科院青島生物能源與過(guò)程研究所崔光磊、青島科技大學(xué)周新紅等提出了一種堅(jiān)固的自支撐單離子聚合物電解質(zhì)（SSPE），它能使高安全性RMB在高溫下運(yùn)行。

圖1. PECH-OMgCl-AlCl3 SSPE的合成及表征

具體而言，作者展示了一種由三甘醇二甲醚增塑的基于聚環(huán)氧氯丙烷的自支撐聚合物電解質(zhì)（PECH-OMgCl@G3 SSPE），它可在高溫下實(shí)現(xiàn)高安全性RMBs。這種堅(jiān)固的聚合物電解質(zhì)表現(xiàn)出4.8V的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口（vs. Mg²⁺/Mg）、顯著的Mg²⁺離子轉(zhuǎn)移數(shù)（t_Mg2+為0.79），以及高可逆的Mg沉積/剝離性能，在實(shí)際應(yīng)用所需的大多數(shù)關(guān)鍵特性上優(yōu)于其同類產(chǎn)品。

圖2. 半電池性能

受益于上述優(yōu)勢(shì)，基于PECH-OMgCl@G3 SSPE的Mo₆S₈//Mg電池不僅在高溫度下工作良好（甚至高達(dá)150℃），而且由于其卓越的尺寸熱穩(wěn)定性和不燃性特性，在濫用條件下顯示出高安全性。

總之這項(xiàng)工作的SSPE設(shè)計(jì)理念為實(shí)現(xiàn)高安全RMBs在高溫下工作提供了一條有希望的途徑，這是推動(dòng)RMB應(yīng)用的一個(gè)重要里程碑。

圖3. 全電池性能

Robust Self-Standing Single-Ion Polymer Electrolytes Enabling High-Safety Magnesium Batteries at Elevated Temperature. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202201464

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