硫屬化物已被視為重要的轉換型Mg²⁺存儲正極，以實現鎂電池的高體積能量密度。然而，低初始庫倫效率和快速容量衰減仍然是硫屬化物正極的挑戰，此外明確的Mg²⁺存儲機制尚未闡明。

中科院青島能源所崔光磊等首次揭示了鎂正極置換反應過程中的可逆陰離子氧化還原過程。

圖1 Cu_2-xSe正極的表征

這項工作以Cu_2-xSe為模型材料，證明了Cu_2-xSe正極的電荷存儲機制是可逆的置換反應以及多硒化物（PSe）介導的陰離子補償溶液過程。對于硫化銅和硒化銅化合物的反應機理，之前的大量報道將它們熟悉的兩種放電平臺歸因于Cu²⁺到Cu⁺和Cu⁺到Cu⁰的轉變。

然而，這項工作中的大量證據表明，較高的放電電壓平臺對應于Se_n^2-到Se^2-的還原，而低電壓平臺是由于Cu²⁺在Cu₂Se主體中被Mg²⁺置換所致。因此，在較高電壓平臺中形成PSe的串擾效應會導致容量損失。

圖2 Cu_2-xSe正極和ICH正極的Mg²⁺儲存機理示意圖

通過在Cu_2-xSe正極中添加少量Mo₆S₈，可有效抑制PSe的溶解，從而顯著提高了高電位平臺的反應可逆性。研究顯示，最終所得復合正極（ICH）具有220 mAh g^-1的高容量（比Cu_2-xSe增加了57%），并表現出優異的長循環穩定性和倍率性能。該工作對硫屬化物轉化型正極有更深入的了解，對發展Mg²⁺儲存正極具有重要意義。

圖3 電化學對比

Charge-Compensation in Displacement Mg2+ Storage Cathode through Polyselenide Mediated Anion Redox. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202204423