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鋰電池的 SEI 具有離子導通和電子絕緣的特性，且研究者一般通過增強電解質中接觸離子對（CIP）和聚集簇（AGGs）的豐度來提高中間相中的無機組分，進而拓寬電化學窗口和提升循環壽命。與之相反，鎂金屬負極在碳酸鹽中形成的 SEI 作為鈍化層會造成界面電化學動力學遲緩。

在此，美國陸軍研究實驗室許康、阿卜杜拉國王科技大學Zhao Zhiming，Husam N. Alshareef等人成功地將鎂金屬負極上傳統的非活性鈍化層轉化為活性且堅固的界面。通過進一步地設計鎂化Li⁺電解質，作者在鋰金屬負極上原位開發了該種彈性界面，為具有富鎳正極的鋰金屬電池（LMB）賦予了持久的穩定性。

此外，在鎂化 Li⁺ 電解質中，Mg²⁺ 和陰離子之間的強親和力形成了具有還原性的離子簇，從而催化產生富含無機成分的陰離子衍生界面，這種由鎂鹽誘導的離子簇的通常只存在于鋰金屬電池高濃度電解質中。

圖1. 不同電解質的分子動力學模擬

總之，該工作通過在鋰電 EMC/FEC 酯基電解質中引入 0.1M Mg(NO₃)₂，其中 Mg²⁺ 與溶劑分子的配位以及 NO₃^?與鋰離子的相互作用，顯著減少了鋰離子周圍的溶劑分子數，促進了鋰離子的脫溶劑化。同時，Mg²⁺ 離子在鋰金屬表面還原為鎂，形成親鋰的鋰鎂合金，有效抑制了鋰枝晶的生長，提升了電池的循環穩定性和安全性。

此外，該項研究集中在闡明Mg²⁺和陰離子之間的相互作用上，特別是關注這種親和力如何增強陰離子的還原。因此，該項工作體現了鎂電研究對鋰電研究的啟發。

圖2. 電池性能

Passivation Layers in Mg‐metal Batteries: Robust Interphases for Li‐metal Batteries, Advanced Materials 2024 DOI: 10.1002/adma.202402626

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許康等AM：鎂金屬電池中的鈍化層，鋰金屬電池的堅固界面

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