可充電鎂電池（RMB）已被提議為目前商業(yè)化鋰離子電池有前途的替代品。然而，傳統(tǒng)電解液中的鎂負(fù)極鈍化需要在電解液中使用高腐蝕性的 Cl^–。

在此，新加坡科技研究局Zhi Wei She團(tuán)隊(duì)首次設(shè)計(jì)了一種以雙（六甲基二硅氮烷）鎂（Mg（HMDS）₂）和三氟甲磺酸鎂（Mg（OTf）₂）為主鹽，三氟甲磺酸四丁基銨（TBAOTf）為電解質(zhì)添加劑的無(wú)氯電解液。TBAOTf 添加劑改善了鎂鹽的溶解，從而增強(qiáng)了電解質(zhì)中的帶電物質(zhì)。COMSOL模擬進(jìn)一步揭示了該電解質(zhì)中鎂的理想生長(zhǎng)。研究表明，富含 MgF₂ 的固體電解質(zhì)界面 (SEI) 有助于實(shí)現(xiàn)出色的鎂沉積/溶解且可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 4.43 V穩(wěn)定性窗口。

圖1. 作用機(jī)制

總之，該工作配制并測(cè)試了一種新型電解質(zhì)，其中三氟甲磺酸四丁基銨（TBAOTf）作為甘醇二甲醚溶劑中傳統(tǒng)鎂鹽的添加劑（TBAOTf 從未作為鎂電池電解質(zhì)添加劑）。與單一鎂鹽制備的電解質(zhì)相比，基于混合鎂鹽的電解質(zhì)性能更好。添加劑中的 TBA⁺ 離子顯著改善了鎂鹽的溶解，并提高了電解質(zhì)活性。研究表明，在循環(huán)過(guò)程中形成了堅(jiān)固的富含 MgF₂ 的 SEI，改善了 Mg 電鍍/剝離的可逆性。配制的電解質(zhì)可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 4.43 V 的穩(wěn)定性窗口。

圖2. 電化學(xué)性能

Chloride-Free Electrolyte Based on Tetrabutylammonium Triflate Additive for Extended Anodic Stability in Magnesium Batteries， Nano Letters 2023 DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03740