镁离子电池作为一种潜在的下一代储能技术，因其高体积容量、安全性以及镁资源的广泛分布而备受关注。然而，镁电极在沉积/剥离过程中的低库仑效率（CE）和界面不稳定性一直是制约其发展的瓶颈问题。传统研究中，固态电解质界面（SEI）层的形成被认为是导致镁离子传输受阻的主要原因，而现有通过添加剂改善SEI层稳定性的方法往往带来额外的消耗并可能阻碍镁离子扩散。

 近日，加拿大滑铁卢大学Linda F. Nazar院士团队提出了一种创新的动态裸金属界面策略，成功实现了镁电极的高效可逆电沉积。该研究成果以“A dynamically bare metal interface enables reversible magnesium electrodeposition at 50 mAh cm−2”为题发表在国际知名期刊《Joule》上。 

研究团队通过精确设计电解质的分子结构，开发了一种能够在镁电极沉积/剥离过程中保持“动态裸露”金属界面的电解质体系。这种界面几乎避免了电解质分解产物的形成，显著降低了界面电阻，从而实现了接近100%的库仑效率（最高达99.96%）。在高电流密度（最大5 mA cm−2）和高容量条件下，镁电极能够稳定循环超过2000小时，展现出优异的长期稳定性和可逆性。

实验结果表明，该电解质体系通过优化溶剂化动力学和热力学稳定性，避免了传统SEI层的形成。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析显示，镁沉积过程均匀且致密，未观察到电解液分解产物的积累。此外，时间飞行二次离子质谱（TOF-SIMS）进一步验证了界面的清洁性，表明镁沉积过程中几乎不受电解液分解产物的影响。  

该研究不仅为镁电池的高效可逆电沉积提供了全新的解决方案，还为高容量镁电池的开发开辟了新的思路。未来，研究团队计划进一步优化电解质设计，并探索更稳定的正极材料，以推动镁离子电池技术向实际应用的转化。 

 通讯作者：Linda F. Nazar院士 作者单位：加拿大滑铁卢大学化学系 期刊信息：《Joule》 文章链接：A dynamically bare metal interface enables reversible magnesium electrodeposition at 50 mAh cm−2