通过添加碘来构建MgF?/MgI?无机镁传导界面，实现了无需外加条件的镁电解质制备

《Journal of Electroanalytical Chemistry》：Realization of conditioning-free Mg electrolyte through constructing MgF 2/MgI 2 inorganic Mg-conduction Interface by iodine addition

通过在Mg(AlCl4)2-IL-DME-M4电解液中添加50 mM碘化物，构建了MgF2/MgI2双相导电界面层，有效抑制镁阳极钝化并提升循环稳定性，实现0.1C下1541 mAh g-1容量和600次循环后348 mAh g-1容量保持率。分隔符：

　　镁电池作为一种具有广阔前景的下一代储能技术，近年来受到了越来越多的关注。与锂离子电池相比，镁电池在能量密度、安全性和资源可用性方面展现出显著优势。然而，其实际应用仍面临诸多挑战，尤其是在非亲核性电解质和镁阳极钝化问题上。为了克服这些障碍，研究人员致力于开发新型电解质，以实现镁离子的高效沉积和剥离，同时提升电池的循环稳定性。

在镁电池中，电解质的选择对电池性能起着决定性作用。传统的镁电解质往往与镁阳极发生剧烈反应，导致形成不导电的钝化层，这不仅阻碍了镁离子的可逆沉积和溶解，还影响了电池的整体循环寿命。因此，寻找一种既能与镁阳极兼容，又能有效抑制副反应的电解质成为研究的关键。近年来，科学家们通过引入卤素添加剂、优化电解质组成和结构，成功地改善了镁电池的电化学性能。

本研究提出了一种通过引入碘添加剂，改进镁(AlCl?)?-离子液体(DME)-M4电解体系，从而构建出一种非亲核性、无需激活的新型镁电解质。该电解质能够在镁阳极表面形成一种双相的MgF?/MgI?导电界面层，有效抑制了副反应的发生，同时提升了镁离子的迁移动力学。这种界面层的形成不仅提高了电解质的离子导电性，还增强了电池的循环稳定性，使得镁阳极在电化学循环过程中保持良好的活性。

实验结果显示，使用这种新型电解质的镁/硫电池系统在0.1C倍率下实现了高达1541 mAh g?1的可逆容量，而在0.5C倍率下经过600次循环后仍能保持348 mAh g?1的容量，表现出优异的倍率性能和循环稳定性。此外，该电池系统还保持了接近100%的库仑效率，说明其在能量转换过程中几乎没有能量损失。这些性能的提升主要归功于电解质中碘添加剂的引入，它促进了双相界面层的自发生长，从而优化了镁阳极与电解质之间的界面特性。

在材料选择方面，本研究使用了多种高纯度的化学试剂，包括无水氯化镁、氯化铝、M4添加剂、碘和1,2-二甲氧基乙烷。这些材料在实验过程中被精确配比，以确保电解质的稳定性和性能。此外，还使用了其他辅助材料，如钠钼酸盐、硫酸、蔗糖和SBA-15，这些材料在电池的组装和测试中发挥了重要作用。离子液体PYR14TFSI的引入进一步提升了电解质的性能，它不仅具有高沸点和非易燃特性，还具备优异的离子传输性能和良好的化学及热稳定性。

为了验证电解质的性能，研究人员采用了多种表征手段，包括电化学阻抗谱（EIS）、X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）。这些技术帮助研究团队深入理解了电解质在镁阳极表面形成的界面层的结构和组成。EIS测试表明，该电解质在镁/镁对称电池中表现出较低的欧姆电阻和过电位，同时具有更宽的电化学窗口，这表明其在实际应用中具备更高的稳定性和效率。

此外，研究人员还对电池的循环性能进行了系统测试。结果表明，使用该电解质的镁/硫电池在多次充放电循环后仍能保持较高的容量和库仑效率，显示出良好的循环稳定性。这些结果表明，该电解质在镁电池的实际应用中具有显著优势，能够有效解决镁阳极钝化和副反应的问题，从而提升电池的整体性能。

为了进一步提升电池的性能，研究人员还探索了多种优化策略。例如，通过调整电解质的组成和浓度，可以有效改善镁离子的迁移动力学和界面层的稳定性。此外，通过引入其他功能性添加剂，如氟化物或碘化物，可以进一步优化电解质的性能，使其在更宽的电压范围内稳定工作。这些优化策略不仅提高了电池的能量密度，还增强了其安全性和可靠性。

在实际应用中，镁电池的潜力巨大。其高能量密度和安全性使其成为替代锂离子电池的理想选择，尤其是在大规模储能和电动汽车等领域。然而，要实现镁电池的商业化，还需要解决一系列技术难题，包括电解质的稳定性、镁阳极的可逆性以及电池的循环寿命等。本研究提出的新型电解质为解决这些问题提供了可行的方案，具有重要的应用价值。

总之，镁电池作为一种具有广阔前景的储能技术，其发展依赖于对电解质的深入研究和优化。通过引入碘添加剂，研究人员成功地构建了一种非亲核性、无需激活的新型电解质，从而提升了镁电池的性能。这种电解质在镁阳极表面形成的双相界面层有效抑制了副反应的发生，提高了镁离子的迁移动力学和循环稳定性。这些成果为镁电池的进一步发展和应用奠定了坚实的基础，同时也为其他金属电池的研究提供了新的思路和方法。