可充电镁（Mg）金属电池在体积容量和自然丰度（相当于低成本和可持续性）方面比锂电池具有潜在的优势。然而，在众多的常规Mg电解质中，Mg金属负极存在表面钝化行为，导致不可逆镀镁/剥离行为。
近日，中科院青岛能源所崔光磊研究员，青岛科技大学周新红副教授报道了利用金属Mg与BiCl3之间简单的离子交换，开发了一种简便的制备Bi基人工薄膜的策略。
文章要点
1）该Bi基人工保护层主要由Bi、Mg、Mg3Bi2合金和MgCl2组成。这种由绝缘MgCl2组分提供的保护层的电阻特性抑制了电极表面Mg2+的还原，并在此层以下产生了镀镁的驱动力。此外，与相同工艺条件下制备的Sn基和Ge基金属保护层相比，Bi基金属保护层对金属Mg的保护效果明显优于Sn基和Ge基金属保护层。
2）研究人员利用自制的水浸电池和2032型纽扣电池对Mg−Mg对称电池进行了测试，结果显示，具有保护层的Mg电极不仅有效地抑制了Mg(TFSI)2/DME电解液与金属Mg之间的有害寄生副反应，而且显著地抑制了循环镀Mg/剥离时的不均匀生长行为。更重要的是，在对全电池的各种电化学测试中，如Mg−Cu2−xS和Mg−O2，具有保护层的镁负极的性能得到了显著提高。
这一研究具有重要意义，为稳定镁金属负极界面提供了一种简便、低成本的策略，从根本上改变了镁金属负极的电沉积行为，使其从不均匀变为均匀，扩大了电解质成分的选择范围。
参考文献
Yimin Zhao, et al, A Bismuth-Based Protective Layer for Magnesium Metal Anode in Noncorrosive Electrolytes, ACS Energy Lett. 2021
DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01243
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01243
