金屬鎂因其低電化學勢和高理論容量而成為可充電鎂離子電池（MIB）的一種有前途的負極材料。然而，液態電解質鈍化導致鎂電極界面上的低Mg²⁺電導率阻礙了其發展。此外，鎂金屬負極能否形成鎂枝晶也存在爭議。

在此，山東大學馮金奎教授等人發現鎂金屬負極可以形成鎂枝晶，因而提出了一種新的策略，通過在鎂箔上簡單涂覆一層薄液態金屬Ga層形成Ga₅Mg₂合金層來提高鎂負極的穩定性。該策略有以下幾個優點：

1）該涂層方法非常簡單；

2）Ga₅Mg₂合金層可緊密包覆在鎂箔表面，即使彎曲、折疊、加熱和鍍/剝時也不會脫落；

3）Ga₅Mg₂合金層的化學反應性低于純鎂箔，它可以作為保護層緩解界面腐蝕，促進可逆的鍍鎂/剝離；

4）Ga₅Mg₂合金是一種混合離子/電子導體，可在界面上實現快速的電化學動力學；

5）在鍍鎂/脫鎂過程中，Ga₅Mg₂合金層的相組成可以保持穩定；

6）Ga₅Mg₂合金由于存在親鎂Ga位點而表現出一定的親鎂性，在鍍鎂/脫鎂過程中可以減少成核勢壘，從而使Mg沉積均勻且無枝晶。

圖1. Ga₅Mg₂-Mg的制備及表征

基于上述優勢，Ga₅Mg₂-Mg對稱電池可以持續使用500小時而不發生短路。而Mg對稱電池的電壓在27小時左右突然下降到一個很小的值，表明發生了短路，這是由Mg枝晶的形成引起的。基于KB/S復合材料作為正極材料，作者組裝了Mg-S全電池以評估Ga₅Mg₂-Mg電極的實際應用能力。

結果顯示，Ga₅Mg₂-Mg/S電池第2次循環的放電比容量為 485.2 mAh g^-1，在0.1 C下循環30 次后比容量為 312.2 mAh g^-1。而對于純Mg/S電池，循環后的放電比容量直接從 464.6下降到 223.2 mAh g^-1。此外，優化Ga₅Mg₂層的厚度、改變液態電解質的成分或液態金屬的種類可能會進一步提高MIB的電化學性能，這項研究可以啟發相關研究人員并為高能鎂金屬電池鋪平道路。

圖2. Ga₅Mg₂-Mg電極的電化學性能

Highly reversible Mg metal anodes enabled by interfacial liquid metal engineering for high-energy Mg-S batteries, Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.03.046