作为一种新兴的电池技术，可充电镁金属电池在克服传统锂离子电池面临的安全、成本和资源可持续性问题方面显示出巨大的前景。然而，缺乏商业上可行的Mg2+离子电解质阻碍了其进一步发展。针对上述问题，我校材料科学与工程学院李桂村教授、张忠华副教授，联合中科院青能所崔光磊研究员在镁电池电解液及镁沉积界面形态方面进行了深入研究，并取得阶段性进展。以青岛科技大学为第一通讯单位，研究内容以“Reviving Multivalent-metal Anodes in Simple Salt Electrolytes via Component Modifier Design”为题，发表在国际顶级学术期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》(IF=16.6)上，第一作者为材料学院研究生周航。
组分改性剂的设计原则
研究团队首次提出了在简单盐电解质中恢复镁（钙）金属阳极的组分改性剂的重要设计原则。基于供电子和/或吸电子取代基对Br-C键离解反应性影响的分子级设计原理。具体来说，在溴苯基配合物上接枝和/或取代-F、-NH2、烷基、叔胺官能团可以有效地操纵它们对镁金属及其表面氧化物的反应性，这是由于通过耦合电负性和/或p-π共轭、σ-π超共轭效应增强和/或削弱了Br-C键。因此，选择1-（3-溴苯基）-N，N-二甲基甲胺（BPDMA）是因为与其他组分改性剂相比，它显示出平衡的Br-C键解离反应性、对Mg箔的适度腐蚀性、高溶解度和较低的析氢反应倾向。BPDMA作为添加剂首次实现了优异的镁电镀/剥离性能，如超长的循环寿命（超过3000次循环，250天）、低镁电镀过电位（~250 mV）和99.39%的满意库仑效率。此外，这种简单的组分改性策略也可以扩展到低成本的Mg(SO4)2基电解质和Ca2+离子电解质，证明了其优越性和通用性。
本研究得到了国家自然科学基金项目、山东省自然科学基金、山东泰山学者项目、青岛新能源山东实验室开放项目的资助。
