水系镁离子电池（MIBs）是一种很有前途的电化学储能技术。然而，Mg2+离子与电解质分子和电极材料相互作用强烈，导致离子导电性和固态扩散不足，从而限制了MIBs循环稳定性和倍率性能。
近日，阿卜杜拉国王科技大学Husam N. Alshareef报道了提出了一种全水系MIB，该MIB采用四羧酸二酐(PTCDA)为有机负极，六氰亚铁酸铜(CuHCF)为开放骨架正极，Mg(NO3)2·6H2O和乙酰胺组成的水合共晶电解质。
文章要点
1）所发明的电解液配方成本低、无毒、操作方便。更重要的是，通过控制水合盐和乙酰胺的摩尔比，可以精确地调节Mg2+的溶剂化结构。不同的光谱表征和分子动力学模拟证实，在共晶体系中，Mg2+的初级溶剂化鞘层以乙酰胺为主，部分被水分子占据。这种独特的溶剂化结构减少了自由态的水分子数量，并为高离子电导率提供了三维氢键网络。
2）这些特性可以通过抑制PTCDA的严重溶解问题来充分提高PTCDA有机分子负极的循环稳定性，这是利用传统的或浓缩的水溶液电解质一直难以实现的。
3）与纳米结构的CuHCF负极耦合后，全电池表现出良好的能量密度、倍率性能、循环性能和低温电化学性能。
这项工作展示了在电网规模储能和微能源系统中很有前途的电池化学。通过设计合理的水合共晶电解液和电极材料，可以扩展到其他水系多价离子电池。
参考文献
Yunpei Zhu, et al, Hydrated Eutectic Electrolytes for High-performance Mg-ion Batteries, Energy Environ. Sci., 2022
DOI: 10.1039/D1EE03691B
https://doi.org/10.1039/D1EE03691B
