可充电镁电池（RMBs）因其高安全性、丰富的镁资源和优越的能量密度而受到广泛关注。然而，镁离子存储动力学的缓慢严重限制了 RMBs 的性能。镁离子的双价特性和小离子半径导致其在固相中的扩散缓慢，限制了镁离子在正极材料中的嵌入，进而导致电池的大极化和电压滞后。
在此，复旦大学王飞、刘洋、孙大林等人提出了一种原位电化学激活（ISEA）策略，以改善镁离子存储动力学。通过优化正极材料的表面组成，使其更有利于镁离子传输。结合晶格改性，CuSe | |Mg 电池在 400 个循环后展现出约 160 mAh/g 的比容量，容量保持率超过 91%，在 400 mA/g 的特定电流下。此外，当特定电流从 20 增加到 1000 mA/g 时，比容量仅从 205 mAh/g 轻微下降至 141 mAh/g。
图1. CuSe 晶格模型的理论研究
总之，该工作通过原位电化学激活（ISEA）策略，显著提高了 CuSe 正极材料的镁离子存储动力学，实现了可充电镁电池（RMBs）的优异循环稳定性和倍率性能。ISEA 策略通过优化正极材料的表面组成和晶格结构，促进了镁离子的传输和反应动力学。具体而言，ISEA 处理后的 CuSe 正极表面富含 MgF2，有助于镁离子在电极和电解液之间的传输，同时 (100) 晶面间距的扩大也有利于镁离子的吸附和替代反应。
基于此， CuSe/TFSI/Mg 电池在 400 个循环后仍能保持约 160 mAh/g 的比容量，容量保持率超过 91%，在高特定电流下展现出卓越的性能。此外，ISEA 处理后的电池在倍率性能测试中也表现出色，即使在 1000 mA/g 的高特定电流下，电池仍能提供 141 mAh/g 的容量。
因此，该工作不仅为改善镁离子存储动力学提供了新的策略，也为开发高性能 RMBs 正极材料提供了重要的理论和实验依据。
图2. CuSe/TFSI/Mg电池性能
In-situ electrochemical activation accelerates the magnesium-ion storage， Nature Communications 2025 DOI: 10.1038/s41467-025-56556-9