用于镁二次电池的层间扩展二硫化钛中一氯化镁阳离子的快速动力学

镁二次电池由于能够采用二价、无枝晶且地球储量丰富的金属镁负极，因而有望提供高能量密度、安全性和低成本。尽管最近取得了进展，但主要由于镁-氯键的断裂迟缓以及二价镁阳离子在正极中的扩散缓慢，进一步的发展仍处于停滞状态。在此，我们报告了一种在扩展二硫化钛中利用一氯化镁阳离子的电池化学体系。结合理论建模、光谱分析和电化学研究表明，在不断裂镁-氯键的情况下，一氯化镁阳离子具有快速的扩散动力学。该电池展示了在 25 和 60 °C 下，每个钛原子分别可逆嵌入 1 和 1.7 个一氯化镁阳离子，基于二硫化钛质量对应高达 400 mAh g-1 的容量。巨大的容量即使在室温下也伴随着优异的倍率和循环性能，为开发用于多价离子电池的多种有效嵌入宿主开辟了可能性。镁二次电池有望提供高能量密度、安全性和低成本。在此，作者展示了一种除大容量外，还具有优异倍率和循环性能且可逆嵌入一氯化镁阳离子的电池。