用于镁电池固态电解质的镁乙二胺硼氢化物

用于镁电池固态电解质的镁乙二胺硼氢化物

与其它金属相比，金属镁因其可以被电镀，同时具有能量密度高、不易发生氧化还原反应和储量丰富等优点，因此其被视为一种非常有吸引力的可充电阳极材料。镁电解质的发展是进一步实现镁电池的重要一步，但其安全性和稳定性的问题仍然存在。

一般的镁电解液（如丙二碳酸酯和碳酸二乙酯）类似于典型的锂电解液。大多数镁电解液是基于有机金属的，也就是在溶剂中溶解的，或是在醚溶剂中溶解的。为了提高安全性，研究采用固态电解质取代液态电解质，因为固态电解质的全固态电池更安全（如在热量和机械抗冲击等方面）。但是，固态电解质材料所需要的高离子电导率是镁离子所要面临的主要挑战。

研究提出，在Mg（BH4）2的基础材料中，通过Mg2+的电中性双齿乙二胺配体（NH2CH2CH2NH2，缩写为en）可以实现离子的高电导率。每一个金属原子只使用一个双齿配体就会导致Mg2+的部分鳌合，从而使Mg2+移动。高导电性 Mg(en)（BH4）2的合成过程分为两步：①Mg（BH4）2和 3 个等价的电中性双齿乙二胺配体球化产生Mg（en）3（BH4）2复合体，近年来，对Mg（en）3（BH4）2复合体的合成、结构和热稳定性已经有了充分的研究；②Mg（en）3（BH4）2是由 Mg（BH4）2产生的球体，根据反应式（1）产生 Mg（en）1（BH4）2。此外，还研究了 Mg（en）3（BH4）2和 Mg（BH4）2的电导率，但是产物 Mg（en）1（BH4）2具有最高的离子电导率。

研究结果表明，部分鳌合乙二胺氢化镁配合物是非常有前景的固态电解质，可以获得高的电导率，在30℃时电导率可以达到5×10-8S/cm，在70℃时电导率可以达到6×10-5S/cm。这种新型的高电导率固态电解质为所有固态高能量密度镁电池的发展提供了空间，这无疑将改变电池技术。

刊名：Scientific Reports（英）刊期：2017年第7期

作者：Elsa Roedern

编译：杜桂枝