阎兴斌/王培煜EnSM: Mg-Li和Mg-Na混合电池的最新进展

镁混合电池主要包括镁锂混合电池（MLHBs）和镁钠混合电池（MNHBs），它们可以结合Li /Na离子电池的高容量/高压正极、快速离子嵌入/脱嵌到正极和高容量/无枝晶的镁金属负极的优点。因此，这两种镁混合电池在过去十年中获得了越来越多的关注。

在此，中山大学阎兴斌教授及西北民族大学王培煜教授综述了镁混合电池（MLHBs、MNHBs）迄今为止的研究成果，主要关注镁混合电池的储能机制。

首先，作者总结了镁混合电池的结构特征和储能机制（Daniel型、共插层和摇椅型）。然后，根据储能机制分别回顾了MLHBs和MNHBs的研究进展。

最后，提出了MLHBs和MNHBs技术存在的技术障碍和发展前景，以构建更好的MLHBs和MNHBs。该综述有助于设计和构建具有高能量密度、功率密度和优异循环稳定性的镁混合电池，并将为镁混合电池的工业应用奠定基础。

图1. Daniel型混合电池的概念和MLHBs的电化学展示

对于镁混合电池，最大的挑战是如何实现正离子快速和可逆地嵌入正极材料。可以从以下几个方面进行改进，以达到提高插层速度的目的：

（1）应进一步寻找理想的正极材料，具有以下特点：既能容纳Mg²⁺又能容纳Li/Na离子、能承受高电压、对Mg²⁺具有小的滞后效应；

（2）对镁混合电池的双离子电解液进行优化；

（3）了解电化学反应的机制，弄清电解液在电极表面的吸附情况；

（4）明确镁混合电池的储能机制；

（5）了解工作离子相互作用增强的效果。

图2. “摇椅式”MLHBs的概念及性能

最后，作者展望了今后镁混合电池的研究，将集中在以下六个方面：

（1）开发理想的正极材料；

（2）正极材料的结构设计要合理；

（3）应构建理想的双离子电解液；

（4）充分探讨镁混合电池的具体储能机制；

（5）加强金属镁负极的结构设计；

（6）低温Mg混合电池的研究。

Recent advances in Mg-Li and Mg-Na hybrid batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.11.027