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第一作者：Xinmei Song，Jingjie Sun
通讯作者：金钟
通讯单位：南京大学
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202417450
摘要
本研究提出了一种创新的电解液配方，用于高性能镁金属电池。通过在1,2-二甲氧基乙烷（DME）溶剂中结合三(六氟异丙基)硼酸盐（B(HFIP)3）和碘（I2），形成了一种能够在与镁阳极接触时转化为Mg[B(HFIP)4]2/DME-MgI2体系的电解液。这种电解液在镁阳极表面原位形成了有利于镁离子传输的固体电解质界面（SEI）层，显著提高了镁的镀层和剥离效率。与以往的硼基电解液相比，这种新型电解液展现了更低的过电位和更长的循环寿命，性能卓越。
研究成果
南京大学金钟教授在《Angewandte Chemie International Edition》上发表了题为“Iodine Boosted Fluoro-Organic Borate Electrolytes Enabling Fluent Ion-conductive Solid Electrolyte Interphase for High-Performance Magnesium Metal Batteries”的论文，研究团队成功设计并合成了一种基于氟有机硼酸盐的镁离子电解液，该电解液在与镁阳极相互作用时能够原位形成富含MgF2和MgI2的SEI层，从而促进了快速且稳定的镁镀层/剥离过程。与原始的Mg[B(HFIP)4]2/DME电解液相比，新型Mg[B(HFIP)4]2/DME-MgI2电解液展示了超低的过电位（约80 mV）、高库仑效率（约98.9%）和超过1500小时的长循环稳定性。此外，使用该电解液的可充电镁电池与Chevrel相Mo6S8阴极显示出卓越的兼容性，快速的动力学响应和稳定的循环性能，超过1200个循环，性能超越了所有先前报道的基于硼的电解液。
论文亮点
1.创新电解液设计：通过简单的溶解过程，将B(HFIP)3和I2直接溶解在DME溶剂中，原位转化为高性能的Mg[B(HFIP)4]2/DME-MgI2电解液体系。
2.原位SEI层形成：在镁阳极表面形成的SEI层富含MgF2和MgI2，有效促进了镁离子的快速传输和均匀沉积。
3.卓越的电化学性能：新型电解液体系展现了极低的过电位、高库仑效率和超长的循环稳定性，为镁金属电池的发展提供了新的可能性。
4.广泛的适用性：该合成反应和原位SEI层形成的方法具有普适性，可适用于其他含氟取代基的B(OR)3化合物。
图文导读
图1 电解质的合成、表征与计算
图2 含Mg[B(HFIP)4]2/DME-MgI2电解质的Mg||Mo半电池的电化学性能
图4 SEI层的组成分析
结论
本研究成功开发了一种基于碘增强的氟有机硼酸盐电解液，通过原位形成富含MgF2和MgI2的SEI层，显著提高了镁金属电池的电化学性能。这种新型电解液体系不仅展现了卓越的电化学稳定性和循环寿命，而且具有广泛的适用性，为未来多价离子电池的发展提供了新的方向。
作者简介
金钟，南京大学化学化工学院教授、博士生导师，现担任南京大学绿色化学与工程研究院执行院长、南京大学天长新材料与能源技术研发中心主任。2003年和2008年先后获得获北京大学化学与分子工程学院材料化学学士和无机化学博士学位。2008-2014年先后在美国莱斯大学（Rice University）化学系及美国麻省理工学院（MIT）化工系进行博士后研究。2014年起任教于南京大学化学化工学院，先后入选了国家海外青年人才计划、国家自然科学基金优秀青年科学基金、国家级领军人才计划。主要研究领域是能源材料化学及绿色化工技术，包括：清洁能源转换与存储材料的结构设计、化工制备、物化机理研究和器件应用。已在Nature Chem.、Nature Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.、Adv. Mater.、Matter、PNAS等学术期刊发表SCI论文>270篇，他引>20000次，H因子75，2021-2023连续3年入选Clarivate全球高被引科学家及Elsevier中国高被引学者，出版《新材料》专著1部，授权及申请发明专利30余项。
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