综述：镁电池负极的界面反应

这篇综述系统总结了镁（Mg）电池负极的界面反应机制，重点探讨了Mg负极的氧化溶解、析氢、钝化膜形成及枝晶生长等关键问题，并提出了结构设计、替代材料开发及人工固态电解质界面膜（SEI）构建等优化策略，为高能量密度、高安全性的Mg电池技术发展提供了理论指导。

　　

镁电池负极的界面反应

镁电池因其高体积比容量（3833 mAh cm^?3
）、低还原电位（?2.37 V vs. SHE）及资源丰富等优势，被视为下一代储能技术的理想选择。然而，Mg负极与电解质的界面反应问题严重制约其实际应用，包括氧化溶解、析氢、钝化膜阻碍Mg²⁺
迁移及枝晶生长等。

界面反应类型与机制

1. 氧化与自腐蚀反应：Mg在电解液中易失去电子形成Mg²⁺
   ，同时伴随析氢反应（HER），生成Mg(OH)₂
   和MgH₂
   等产物，导致阳极效率下降。
2. 钝化膜形成：Mg与电解液中的阴离子（如ClO₄
   ^?
   ）反应生成MgO、MgCO₃
   等绝缘层，阻碍离子传输，引发电压滞后。
3. 枝晶生长：传统观点认为Mg沉积呈二维平面生长，但高电流密度下仍会形成枝晶，引发短路风险。

界面优化策略

1. 结构设计：通过纳米化（如2.5 nm Mg颗粒）增加比表面积，或引入(0001)晶面降低溶解速率；合金化（如添加Al、稀土元素）可细化晶粒，提升耐蚀性。
2. 替代材料：Bi、Sn等合金负极（如Mg₃
   Bi₂
   ）通过可逆合金化反应实现快速Mg²⁺
   迁移，体积比容量接近金属Mg（3783 mAh cm^?3
   ）。
3. 人工SEI膜：通过BiCl₃
   溶液置换反应构建Bi基保护层，或利用Li[B(HFIP)₄
   ]添加剂形成含MgF₂
   的稳定SEI膜，显著抑制副反应。

未来挑战与展望

当前研究需突破薄金属负极设计、阳极利用率提升等瓶颈，同时需兼顾安全性、成本与规模化生产。开发新型Mg单晶负极、多元素协同合金及高离子电导率SEI膜将是关键方向。镁电池在电动汽车、可再生能源存储等领域的应用潜力巨大，其商业化进程将推动绿色能源结构的转型。

（注：全文基于原文实验数据与结论归纳，未添加非文献支持内容。）