水系镁离子电池（AMIBs）以其成本低、安全性高、高导电性和丰富的镁资源等优点成为近年来研究的热点。一般来说，AMIBs的比能量在很大程度上取决于正极材料的容量和工作电位。

近日，吉林大学魏英进教授, 卡尔斯鲁厄理工学院Qiang Fu报道了通过镁离子电解质（AME）的溶剂化结构重组，提出了一种具有宽电化学稳定窗口（ESW，3.7 V）、含聚乙二醇（PEG）和低浓度盐（0.8 m Mg(TFSI)₂）的环保型、高安全性的AME。

文章要点

1）PEG试剂显著改变了AMEs的Mg²⁺溶剂化和氢键网络，形成了Mg²⁺与TFSI^-的直接配位，从而提高了电解质的物理化学和电化学性能。

2）作为一种典型材料，将V₂O₅纳米线在AME中进行了测试，其初始放电/充电容量为359/326 mAh g^-1，100次循环后的容量保持率为80%。

3）高结晶度的α-V₂O₅在首次放电过程中经历了两个相变过程，形成了ε-Mg_0.6V₂O₅和富Mg的Mg_xV₂O₅（x≈1.0）。

4）研究人员利用X射线衍射首次观察到了电化学镁离子室温插层形成的富Mg_xV₂O₅（x≈1.0）相。同时，首次揭示了AMIB的正极电解质界面(CEI)，其主要成分是由TFSI^-分解而来的MgF₂。

这项工作为设计高安全、低成本、环保、大容量的实用新型水系多价电池电解液提供了新的途径。

参考文献

Qiang Fu, et al, High-Voltage Aqueous Mg-Ion Batteries Enabled by Solvation Structure Reorganization, Adv. Funct. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adfm.202110674

https://doi.org/10.1002/adfm.202110674