可充电镁电池是未来最有前途的储能系统之一。

近日，上海交通大学邹建新教授，密歇根大学安娜堡分校Richard M. Laine提出了一种基于酚盐的非亲核镁配合物(PMC)电解质，能够在1mA cm^–2下以84.3 mV的低过电位进行可逆镁剥离/电镀。随后，引入Co掺杂制备FeS₂、Fe_0.9Co_0.1S₂、Fe_0.75Co_0.25S₂和Fe_0.5Co_0.5S₂。

文章要点

1）多重表征证实了Co掺杂可以扩大晶格和减小颗粒尺寸，从而有利于正极反应。随着Co的掺杂，Fe轨道可以从高自旋态转变到低自旋态，而价态不变，而Co原子的自旋态几乎不受影响。

2）将涂覆在铜集流体上的Co掺杂FeS₂正极与PMC电解质结合用于RMBs，在已报道的硫族化物正极中显示出优异的电化学性能，在0.1A g^-1下，具有最大放电容量(700 mAh g^-1)。其中，Fe_0.5Co_0.5S₂正极具有最好的循环稳定性和最短的活化时间。即使在1 A g^-1下，1000次循环后仍能达到164 mAh g^-1的放电容量。

3）机理研究表明，铜捕收剂参与了伴随Cu_1.8S生成的正极反应，而Fe和Co物种起到协同催化作用，为电解质、转换型阴极和捕收剂的合理设计提供了有效的策略。

参考文献

Hao Xu, et al, Synchrotron Radiation Spectroscopic Studies of Mg²⁺ Storage Mechanisms in High-Performance Rechargeable Magnesium Batteries with Co-Doped FeS₂ Cathodes, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202201608

https://doi.org/10.1002/aenm.202201608