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鎂混合電池主要包括鎂鋰混合電池（MLHBs）和鎂鈉混合電池（MNHBs），它們可以結(jié)合Li /Na離子電池的高容量/高壓正極、快速離子嵌入/脫嵌到正極和高容量/無枝晶的鎂金屬負(fù)極的優(yōu)點(diǎn)。因此，這兩種鎂混合電池在過去十年中獲得了越來越多的關(guān)注。

在此，中山大學(xué)閻興斌教授及西北民族大學(xué)王培煜教授綜述了鎂混合電池（MLHBs、MNHBs）迄今為止的研究成果，主要關(guān)注鎂混合電池的儲(chǔ)能機(jī)制。

首先，作者總結(jié)了鎂混合電池的結(jié)構(gòu)特征和儲(chǔ)能機(jī)制（Daniel型、共插層和搖椅型）。然后，根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)制分別回顧了MLHBs和MNHBs的研究進(jìn)展。

最后，提出了MLHBs和MNHBs技術(shù)存在的技術(shù)障礙和發(fā)展前景，以構(gòu)建更好的MLHBs和MNHBs。該綜述有助于設(shè)計(jì)和構(gòu)建具有高能量密度、功率密度和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的鎂混合電池，并將為鎂混合電池的工業(yè)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

圖1. Daniel型混合電池的概念和MLHBs的電化學(xué)展示

對于鎂混合電池，最大的挑戰(zhàn)是如何實(shí)現(xiàn)正離子快速和可逆地嵌入正極材料。可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到提高插層速度的目的：

（1）應(yīng)進(jìn)一步尋找理想的正極材料，具有以下特點(diǎn)：既能容納Mg²⁺又能容納Li/Na離子、能承受高電壓、對Mg²⁺具有小的滯后效應(yīng)；

（2）對鎂混合電池的雙離子電解液進(jìn)行優(yōu)化；

（3）了解電化學(xué)反應(yīng)的機(jī)制，弄清電解液在電極表面的吸附情況；

（4）明確鎂混合電池的儲(chǔ)能機(jī)制；

（5）了解工作離子相互作用增強(qiáng)的效果。

圖2. “搖椅式”MLHBs的概念及性能

最后，作者展望了今后鎂混合電池的研究，將集中在以下六個(gè)方面：

（1）開發(fā)理想的正極材料；

（2）正極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理；

（3）應(yīng)構(gòu)建理想的雙離子電解液；

（4）充分探討鎂混合電池的具體儲(chǔ)能機(jī)制；

（5）加強(qiáng)金屬鎂負(fù)極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

（6）低溫Mg混合電池的研究。

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

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閻興斌/王培煜EnSM: Mg-Li和Mg-Na混合電池的最新進(jìn)展

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