进入21世纪以来，人们对于可持续性储能电池的需求日益增长，对电池能量密度和安全性能提出了越来越高的要求。在众多金属负极二次电池中（锂、钠、钾、镁、钙、锌等），镁金属负极拥有不易长枝晶、高体积比容量（3833 mAh cm–3）、高储量（地壳丰度2.3%）、低成本和高安全等诸多优势。因此，镁金属二次电池是一种极具开发潜力的低成本、高性能的新型电池体系。然而，由于镁金属负极表面极易与电解液组分发生有害的副反应，形成阻碍镁离子传导的界面钝化层，所以设计与镁电解液兼容的负极界面保护策略，以及精准调控镁金属负极表面的界面相组成，对于镁金属二次电池的实用化进程至关重要。
中科院青岛生物能源与过程研究所（山东省能源研究院）崔光磊研究员课题组利用镁金属与三氯化铋之间的置换反应，将镁金属负极在三氯化铋的乙二醇二甲醚溶液中进行浸泡处理，通过简单地控制浸泡时间，在镁金属表面形成了一层致密稳定的铋基人工保护层。界面成分表征结果表明，该人工保护层主要由传导镁离子的铋金属（以及部分镁铋合金）和电子绝缘的氯化镁组成。通过各种电化学测试以及物性表征，研究人员证实了该铋基保护层有效抑制了常用镁电解液体系在镁金属负极上的有害分解反应。另外，镁金属界面处沉积镁行为的原位观测实验证明，该保护层有利于均匀的镁沉积行为，这将有效抑制电池内短路的发生。利用改性后的镁金属负极匹配各种转化型正极（Cu2–xS或O2）组成全电池，电池性能都大幅提升，充分证明了该保护层的实用化价值。
研究人员们认为，此项研究将有利于研究同行们重新思考镁金属负极的界面问题，并启发大量金属负极界面改性方面的工作，镁金属二次电池的实用化进程也正在路上。
相关论文在线发表在ACS Energy Letters（DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01243）上。
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