镁离子电池的工作原理与关键材料
谢清水1,汪依依1,夏丽1,张一鸣2,瞿佰华2,王敬丰2,周小元3,彭栋梁1 (1.厦门大学材料学院;2.重庆大学材料科学与工程学院;3.重庆大学物理学院)
摘要:镁离子电池具有原料丰富、成本低廉、环境友好以及高体积比容量等优点,近年来备受广泛研究。然而,充放电过程中缓慢的Mg2+ 扩散动力学性能、镁金属负极表面钝化层的形成以及电解液对空气敏感、腐蚀性强与电压窗口低等问题阻碍了其发展和实际应用。探索合适的电极材料以及与之兼容性好的电解液对镁离子电池的发展至关重要。简述了镁离子电池的工作原理,总结了镁离子电池正极、负极材料以及电解质的研究现状,并探讨了它们存在的问题以及相应的解决策略,旨在推动镁离子电池的进一步发展。
关键词:镁离子电池;正极材料;负极材料;电解液;工作原理
目录介绍
1 正极材料
1.1 插层型正极材料
1.1.1 Chevrel正极材料
1.1.2 层状材料
(1)层状过渡金属氧化物
(2)层状过渡金属硫化物/硒化物
(3)层状过渡金属碳化物
1.1.3 普鲁士蓝类似物(PBAs)
1.1.4 聚阴离子化合物
1.1.5 其他正极材料
1.2 转换型正极材料
1.2.1 硫化物
1.2.2 有机化合物
2 负极材料
2.1 镁金属负极
2.1.1 人工界面层
(1)卤化物修饰形成的混合界面层
(2)有机界面层
(3)无机界面层
2.1.2 3D亲镁宿主
2.2 合金负极
2.2.1 Mg-Bi负极
2.2.2 Mg-Sn负极
2.2.3 多相合金负极
2.3 其他负极
3 电解液
3.1 格式试剂电解液及其衍生物
3.1.1 “一代”电解液-DCC
3.1.2 “二代”电解液-APC
3.1.3 HMDS电解液
3.2 MACC电解液
3.3 Mg(TFSI)2 电解液
3.4 硼基电解液
3.4.1 硼氢化物电解液
3.4.2 硼烷类电解液
3.4.3 有机硼酸盐类电解液
3.5 其他类型的镁盐电解液
3.6 固态电解质
4 总结与展望
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