研究亮点

研究背景

RMBs的发展受到电解液性能和成本限制，以及电解液/电极界面调控缺乏有效指导的阻碍。特别是硼基电解液，尽管具有优异的性能，但其高昂的成本和复杂的合成工艺限制了其广泛应用。

研究内容

结构与讨论

研究结论

这篇论文设计并合成了一种氟化硼基电解质MPFBC，通过化学和电化学反应构建了含有B和F的界面，实现了Mg2+的可逆沉积/溶解，并在Mg||Mo6S8电池中表现出良好的循环性能和放电比容量。深入界面研究表明，化学过程导致的腐蚀坑和电化学过程形成的SEI层共同调节了Mg阳极的界面化学和界面演化。

图文导读

图1. 电解液设计基础。(a) APC和硼基电解液的合成方案。(b) AlCl₃和BF₃的静电势。显著的表面局部最大值和最小值分别以标记的橙色和青色球体表示。(c) AlCl₃和(d) BF₃的双描述符势。橙色叶瓣代表正相，表明亲电倾向；青色叶瓣代表负相，表明亲核倾向。(e) 基于概念密度泛函理论计算的局部反应性描述符。

图 2. MPFBC 的组成和溶剂化结构。（a）B1P1M0 的负模式 ESI-MS。（b）电解液和反应物的拉曼光谱。（c）11B NMR（d）19F NMR 光谱，针对电解液和 BF3。（e）Ph4B−、Ph3BF−、PhBF3− 和 BF4− 阴离子的静电势。（f & h）B1P1M0 和（g & i）B1P1M3 的 MD 模拟轨迹中的快照和 RDF。

图 3. MPFBC 电解液的电化学性能。（a）不同电解液在 SS 电极上的 CV 曲线：（a）B1P1M0；（b）B1P1M3；（c）B2P1M3。（d）不同电解液的 Mg||Mg 对称电池在 0.5 mA cm⁻² 的电流密度和 0.25 mAh cm⁻² 的容量下进行 1000 小时的循环性能。（e）不同电解液的 Mg||SS 电池在 0.5 mA cm⁻² 的电流密度和 0.5 mAh cm⁻² 的面积容量下的库仑效率和放电中位电压。（f）不同电解液的对称 Mg||Mg 电池在不同电流密度下的极化性能。（g）Mg|B1P1M3|SS 电池在 0.5 至 3.0 mA cm⁻² 的电流密度和 0.5 mAh cm⁻² 的容量下的镀层/剥离曲线。

图 4.DRT plots of Mg|B1P1M3|Mg 细胞在 （a） 静息过程中，然后是 （b） 循环过程，以及 （c） 仅在循环过程中。（d-f）电极过程中对应于 （a–c） 的基本步骤的电阻。图 'RestX+Yth' 中的标签表示相应的 cell 已经休息了 X 小时，然后运行了 Y 个周期。

图 5.在不同状态下，Mg 电极上 （a） Cl 2p 和 B 1s、（b） F 1s、（d） C 1s 的 XPS 分析。（d） Mg 电极界面层的原子比例。（e） Ph4B−、Ph3BF−、PhBF3− 和 BF4− 阴离子的 LUMO 和 HOMO 能级。循环镁电极 （f） Rest48+1st、（g） Rest48+50th、（h） Rest0+1st 和 （i） Rest0+50th 的 SEM 图像。

图 6.MPFBC 中 Mg 阳极界面演变的示意图。

小编说

这篇文章设计了一种新的氟硼酸苯基镁络合电解质 （MPFBC），并且强调了化学和电化学过程的互补性以优化Mg负极的界面化学，但其氧化稳定性和离子电导率较差，性能对比于APC及其他B中心离子电解液也较差，以后仍需进一步优化其基础电化学性能。

文献信息

题目：
Innovative fluorinated boron-based electrolyte harmonizes interface chemistry-electrochemistry of Mg anode for accessible rechargeable Mg battery

链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.164545

出版期刊：
Chemical Engineering Journal

发表日期：20250606

作者团队：

雷惊雷，重庆大学化工学院教授，研究方向包括非线性动力学、光谱电化学、表面工程和化学电源。

李凌杰，重庆大学化学化工学院教授，在材料电化学领域，他专注于可充金属电池电极材料及电解质的研究；在金属腐蚀与表面工程方面，他致力于新型天然植物缓蚀剂和智能防护膜的研究；而在光谱电化学领域，他则深入探索原位电化学椭圆偏振光谱和拉曼光谱技术在界面研究中的应用。

潘复生，重庆大学材料科学与工程学院教授，研究专注于轻合金（镁合金、铝合金）、金属储能材料、金属生物材料等领域。他在这些领域取得了卓越成就，获得了4项国家技术发明奖和科技进步奖，以及10多项部省级奖项。

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