氯化镁-氯化铝-EMImBF4/有机醚可充镁电池电解液

摘要

可充镁电池(RMBs)是下一代最具潜力的储能体系之一,电解液对RMBs的性能具有重要影响.本文通过将1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐(EMImBF_4)添加到MgCl_2+AlCl_3电解液(MACC)中,构建了一种MACC-EMImBF_4/有机醚(MACCE)可充镁电池电解液体系;采用循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)、电化学交流阻抗谱(EIS)和恒流充放电曲线(GCD)等方法测试了MACCE电解液的电化学性能及全电池性能;并通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对循环后的电极表面进行了分析.结果表明,EMImBF_4的添加有效改善了电解液的性能,MgCl_2-AlCl_3与EMImBF_4的最佳摩尔比为5∶1.MACCE电解液的离子电导率为3.94 mS/cm,Mg~(2+)沉积-溶出过电位为59 mV,库仑效率达97.5%以上,氧化稳定电位可达2.8 V(vs.Mg/Mg~(2+))且循环时间超过500 h.MACCE电解液在循环过程中可在Mg负极表面形成一层纳米颗粒层,有助于改善循环稳定性.MACCE电解液与正极材料Mo_6S_8的兼容性好,Mo_6S_8|MACCE|Mg全电池的放电平均比容量可达64.4 mA·h/g(12.88 mA/g,0.1C),100次循环后比容量保持率可达73.2%.

关键词

可充镁电池 / MgCl_2+AlCl_3电解液 / 1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐 / 电化学性能 / 兼容性