图 1 (a) 设计的溶剂分子结构及其对应的与Mg²⁺溶剂化的推测结构。(b−d) DME、S1、S2和S3溶剂与0.1 M Mg(TFSI)₂在Mg//Mg对称电池中0.1 mA cm⁻²，0.1 mAh cm⁻²的恒流循环性能。(e,f) 含0.1 M Mg(TFSI)₂的S2溶剂在Mg//SS非对称电池中0.1 mA cm⁻²、0.1 mAh cm⁻²时的电压分布。(g) S1、S2和S3溶剂与0.1 M Mg(TFSI)₂在Mg//SS不对称电池中0.1 mA cm⁻²时的库效对比。

图 2 (a) DME、S1、S2和S3溶剂与Mg(TFSI)₂盐的AIMD模拟快照。(b) 含和不含Mg(TFSI)₂盐的DME、S1、S2和S3溶剂的¹³CNMR和¹⁷O核磁谱。

图 3 (a) S2溶剂中界面电化学反应过程示意图(Marcus电荷转移过程和脱溶过程)。(b) DME、S1、S2、S3溶剂界面电化学反应过程的吉布斯活化能。(c) DME、S1、S2和S3溶剂中的静电势分布。(d) DME、S1、S2和S3溶剂的吉布斯自由能与静电势的关系。

图 4 (a)在Mg//Mg对称电池中加入10000 ppm H₂O时，S2溶剂在0.1 mA cm⁻²,0.1 mAh cm⁻²的恒流循环性能。(b)在Mg//SS非对称电池中，在0.1 mA cm⁻²,0.1 mAh cm⁻²条件下，加入10000 ppm H₂O的S2溶剂的电压分布和(c) CE。(d) H₂O-H₂O, DME-H₂O, S2-H₂O的氢键键能。(e) 0.1 M Mg(TFSI)₂在DME和S2溶剂中(含和不含H₂O)的FT-IR光谱。(f) Mg²⁺在二甲醚和S2溶剂中时水分子进入第一溶剂化层的自由能。(g) 在DME溶剂中加入水的负极钝化机理示意图。(h)S2溶剂中加入H₂O的负极保护机理示意图。

【文献来源】Solvent Molecule Design Enables Excellent Charge Transfer Kinetics for a Magnesium Metal Anode. ACS Energy Lett. 2023, 8, 780−789.