化学学报 ›› 2021, Vol. 79 ›› Issue (5): 628-640.DOI: 10.6023/A21010038 上一篇 下一篇
综述
李宛飞a,b,*(), 李鑫a,b, 范海燕c, 肖建华c, 刘倩倩a,b, 程淼a,b, 胡敬a,b, 魏涛a,b, 吴正颖b, 凌云a, 刘波a,b, 张跃钢c,*()
投稿日期:
2021-01-31
发布日期:
2021-05-18
通讯作者:
李宛飞, 张跃钢
作者简介:
李宛飞, 苏州科技大学副教授, 硕士生导师. 承担国家自然科学基金2项, 曾参与国家自然科学基金重点项目、中国科学院国际合作局对外合作重点项目、国家重点研发计划新能源汽车重点专项项目、省市级科研项目以及企业横向合作项目10余项. 已在Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett., J. Mater. Chem. A等学术期刊发表文章60余篇, 获授权发明专利18项. 主要研究方向为功能纳米材料合成及结构表征、新型电化学能源存储器件研究等. |
李鑫, 硕士研究生. 本科毕业于河南师范大学化学化工学院, 2019年起于苏州科技大学材料科学与工程学院攻读材料学硕士学位. 主要研究方向为镁离子电池材料和电解液. |
范海燕, 理学博士, 2020年毕业于中国科学技术大学, 现为清华大学博士后. 主要研究方向为可充镁二次电池电解液的设计合成和性能调控. |
肖建华, 博士研究生. 本科毕业于湖南大学物理与微电子科学学院, 2018年起于清华大学物理系攻读物理学博士学位. 主要研究方向为新型镁电池电解液的设计合成和性能优化. |
刘波, 博士生导师, 研究员. 主持国家纳米重大科学研究计划(973)项目、国家863计划重点项目子课题、国家863计划目标导向类项目、上海市和江苏省等科研项目19项; 发表SCI论文220篇、授权发明专利123项. 主要研究方向为纳米光电材料与器件(信息存储材料与器件、新能源材料与器件、传感器材料与器件). |
张跃钢, 清华大学物理系长聘教授, 博士生导师. 先后在Science、JACS、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.等国际期刊发表论文160余篇, 获得授权专利30余项. 主要研究方向为纳米材料合成与表征、纳米器件制造与测试、能源存储器件研究及原位测试技术等. |
基金资助:
Wanfei Lia,b,*(), Xin Lia,b, Haiyan Fanc, Jianhua Xiaoc, Qianqian Liua,b, Miao Chenga,b, Jing Hua,b, Tao Weia,b, Zhengying Wub, Yun Linga, Bo Liua,b, Yuegang Zhangc,*()
Received:
2021-01-31
Published:
2021-05-18
Contact:
Wanfei Li, Yuegang Zhang
About author:
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自从Muldoon课题组在2011年首次报道以[Mg2(μ-Cl)3(THF)6]+为阳离子电化学活性中心的非亲核有机铝镁盐用于镁硫电池以来, 非亲核镁电解液便引起了人们的广泛关注. 本文综述了非亲核镁电解质的合成、阳离子结构及其镁硫电池电解液电化学性能的研究进展. 最后对非亲核镁硫电池电解液未来的发展方向进行了前瞻性的探讨, 指出要推动镁硫电池的产业化, 除了要开发高性能、低成本、结构简单的非亲核电解质材料以外, 深入研究电解质盐及电解液组分与正/负电极材料最优匹配机制也至关重要.
李宛飞, 李鑫, 范海燕, 肖建华, 刘倩倩, 程淼, 胡敬, 魏涛, 吴正颖, 凌云, 刘波, 张跃钢. 非亲核镁硫电池电解液的研究进展[J]. 化学学报, 2021, 79(5): 628-640.
Wanfei Li, Xin Li, Haiyan Fan, Jianhua Xiao, Qianqian Liu, Miao Cheng, Jing Hu, Tao Wei, Zhengying Wu, Yun Ling, Bo Liu, Yuegang Zhang. Progress of Non-Nucleophilic Electrolytes for Magnesium/Sulfur Battery[J]. Acta Chimica Sinica, 2021, 79(5): 628-640.
Non-nucleophilic magnesium sulfur battery electrolytes | Oxidative stability/V | Coulombic efficiency | Sulfur cathode | Mg-S battery capacity/(mAh/g)@current rate/(mA/g) (cycle) | Ref. | |
---|---|---|---|---|---|---|
Mononuclear electrolytes | [Mg(THF)6][AlCl4]2 | 2.5 | 100% | S/N-doped graphene (mechanic mixing) | 40@17 (20th) | [ |
[Mg(THF)6][AlCl4]2+LiCl | 3.6 | 98% | NG-NCNT@NCS@S (melt-diffusion) | 300@670 (500th) | [ | |
[Mg(DG)2][HMDSAlCl3]2 | 3.5 | 100% | S/C/Graphene/CNT (mechanic mixing) | 400@83 (100th) | [ | |
MgCl-FTGB | 4.8 | 100% | NG-NCNT@NCS@S (melt-diffusion) | 1100@167 (50th) | [ | |
[Mg(DME)3][B(hfip)4]2) | 4.5 | 100% | ACCS (melt-diffusion) | 200@167 (100th) | [ | |
BCM | 3.5 | 99% | S/C (melt-diffusion) | 934@50 (30th) | [ | |
BMOC | 4.2 | — | S/C (melt-diffusion) | 1133@10 (10th) | [ | |
Mg(BH4)2/THFPB-DGM | 2.8 | 99% | S/C (melt-diffusion) | 526@50 (30th) | [ | |
Mg(TFSI)2 | 3.4 | 96% | CMK-3/S (melt-diffusion) | 200@34 (4th) | [ | |
Mg[BH4]2+Li[BH4] | — | — | SPAN (high-temperature reaction) | 800@833 (300th) | [ | |
Binuclear electrolytes | [Mg2(μ-Cl)3][HMDSAlCl3] (HMDSMgCl+AlCl3) | 3.3 | 100% | S/C (mechanic mixing) | 394@83 (2nd) | [ |
[Mg2(μ-Cl)3][HMDSAlCl3] (Mg(HMDS)2+AlCl3+MgCl2) | 3.2 | 98% | S/CMK (melt-diffusion) | 260@20 (20th) | [ | |
Non-nucleophilic magnesium sulfur battery electrolytes | Oxidative stability/V | Coulombic efficiency | Sulfur cathode | Mg-S battery capacity/(mAh/g)@current rate/(mA/g) (cycle) | Ref. | |
[Mg2(μ-Cl)2?6THF][AlCl4]2 | 2.6 | 97% | S@MC (melt-diffusion) | 400@67 (100th) | [ | |
[Mg2(μ-Cl)2?4DME][AlCl4]2 | 3.7 | 100% | CMK/S (melt-diffusion) | 360@100 (50th) | [ | |
[Mg2(μ-Cl)3?6THF][TFSI] | 3.0 | 93% | ACC/S (melt-diffusion) | 600@100 (100th) | [ | |
Multinuclear electrolyte | [Mg4Cl6(DME)6]?[B(OCH(CF3)2)4]2 | 3.3 | 98% | S/C (melt-diffusion) | 1000@160 (100th) | [ |
Other electrolytes | (PhMgCl)2+AlCl3+LiCl | — | — | S@MC (melt-diffusion) | 400@167 (200th) | [ |
MgCl2+YCl3 | 3.0 | 98% | MgS8@G-CNT | 1000@80 (50th) | [ |
Non-nucleophilic magnesium sulfur battery electrolytes | Oxidative stability/V | Coulombic efficiency | Sulfur cathode | Mg-S battery capacity/(mAh/g)@current rate/(mA/g) (cycle) | Ref. | |
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Mononuclear electrolytes | [Mg(THF)6][AlCl4]2 | 2.5 | 100% | S/N-doped graphene (mechanic mixing) | 40@17 (20th) | [ |
[Mg(THF)6][AlCl4]2+LiCl | 3.6 | 98% | NG-NCNT@NCS@S (melt-diffusion) | 300@670 (500th) | [ | |
[Mg(DG)2][HMDSAlCl3]2 | 3.5 | 100% | S/C/Graphene/CNT (mechanic mixing) | 400@83 (100th) | [ | |
MgCl-FTGB | 4.8 | 100% | NG-NCNT@NCS@S (melt-diffusion) | 1100@167 (50th) | [ | |
[Mg(DME)3][B(hfip)4]2) | 4.5 | 100% | ACCS (melt-diffusion) | 200@167 (100th) | [ | |
BCM | 3.5 | 99% | S/C (melt-diffusion) | 934@50 (30th) | [ | |
BMOC | 4.2 | — | S/C (melt-diffusion) | 1133@10 (10th) | [ | |
Mg(BH4)2/THFPB-DGM | 2.8 | 99% | S/C (melt-diffusion) | 526@50 (30th) | [ | |
Mg(TFSI)2 | 3.4 | 96% | CMK-3/S (melt-diffusion) | 200@34 (4th) | [ | |
Mg[BH4]2+Li[BH4] | — | — | SPAN (high-temperature reaction) | 800@833 (300th) | [ | |
Binuclear electrolytes | [Mg2(μ-Cl)3][HMDSAlCl3] (HMDSMgCl+AlCl3) | 3.3 | 100% | S/C (mechanic mixing) | 394@83 (2nd) | [ |
[Mg2(μ-Cl)3][HMDSAlCl3] (Mg(HMDS)2+AlCl3+MgCl2) | 3.2 | 98% | S/CMK (melt-diffusion) | 260@20 (20th) | [ | |
Non-nucleophilic magnesium sulfur battery electrolytes | Oxidative stability/V | Coulombic efficiency | Sulfur cathode | Mg-S battery capacity/(mAh/g)@current rate/(mA/g) (cycle) | Ref. | |
[Mg2(μ-Cl)2?6THF][AlCl4]2 | 2.6 | 97% | S@MC (melt-diffusion) | 400@67 (100th) | [ | |
[Mg2(μ-Cl)2?4DME][AlCl4]2 | 3.7 | 100% | CMK/S (melt-diffusion) | 360@100 (50th) | [ | |
[Mg2(μ-Cl)3?6THF][TFSI] | 3.0 | 93% | ACC/S (melt-diffusion) | 600@100 (100th) | [ | |
Multinuclear electrolyte | [Mg4Cl6(DME)6]?[B(OCH(CF3)2)4]2 | 3.3 | 98% | S/C (melt-diffusion) | 1000@160 (100th) | [ |
Other electrolytes | (PhMgCl)2+AlCl3+LiCl | — | — | S@MC (melt-diffusion) | 400@167 (200th) | [ |
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