上海交大杨晓伟Angew: 通过自组装单层调节双电层，在镁金属阳极上形成稳定的固体/电解质互相

使用高供体数（DN）添加剂调节阳离子溶剂化结构是在镁阳极上构建稳定的固体电解质间相（SEI）的有效策略，这需要对电解质化学和大量添加剂进行细致的考虑。值得注意的是，与阳极相邻的电双层（EDL）在SEI的形成过程中起着关键作用，但人们对它的研究仍然不足。在本研究中，我们提出了一种新颖的自组装单层（SAM）策略，利用（三氟甲基）三甲基硅烷（TFTMS，仅 2 vol%，1.4 mol%，0.135 mol L-1）--一种低DN但通过吸电子基团（-CF3）具有强金属镁吸收性的物质，来调节亥姆霍兹吸收面的复杂结构。通过电负性氟（TFTMS中的-CF3）和电阳性氢（溶剂中的-CH3/-CH2）之间的偶极-偶极相互作用，TFTMS削弱了溶剂-Mg2+的配位，从而增强了阴离子-Mg2+ 的相互作用，诱导出稳定致密的SEI，具有优异的电子绝缘性，可实现水平镀镁/剥离。因此，所设计的电解质能使对称电池稳定循环长达1000 小时，并能在5 mA cm-2 的条件下可逆地镀镁/剥镁，而且与各种阴极具有良好的兼容性。更重要的是，SAM策略在其他电解质体系中具有良好的通用性，为促进可充电镁电池的实际应用提供了一条简单而有效的途径。

图文简介

( a ) TFTMS和DME在Mg ( 001 )面上吸附的优化几何构型及其对应的吸附能。( b ) Cu电极在1.4-2.4 V ( vs.SCE )的非法拉第电容-电势曲线。(vs. Mg2+/Mg）。( c )含TFTMS和不含TFTMS的电解液中DME和TEP溶剂的-CH3和-CH2的化学位移。( d ) TFTMS对周围溶剂分子( DME、TEP)之间偶极-偶极相互作用及其与Mg2+配位的影响。( e )用示意图展示了有TFTMS和没有TFTMS的EDL中的Mg2 +配位环境。

在( a ) MEP和( b ) MEPS电解液中Mg沉积表面界面的典型TEM图像。在( c )、( d ) MEP和( e )、( f ) MEPS电解液中，TOF-SIMS深度剖面图和循环Mg电极中几种次级离子碎片的3D渲染图像。

Mg||Mg对称电池在MEP和MEPS电解液中的电化学性能

从Mg||Mg对称电池拆卸下来的镁电极在MEP电解液中( a )电镀和( b )剥离，以及在MEPS电解液中( c )电镀和( d )剥离，在0.1 mA cm -2和0.025 mAh cm -2下循环200 次后的SEM照片。( e ) MEP电解液和( f ) MEPS电解液中Mg沉积物的XRD图谱

论文信息

通讯作者：Xiaowei Yang