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鎂金屬負極不會在大多數有機電解質中形成枝晶，儲量豐富且比鋰更具化學惰性。以高體積容量的鎂為負極，硫為正極的鎂硫（Mg/S）電池具有比最先進的鋰離子電池提供更高能量密度的巨大潛力，但由于MgS難以再氧化導致可逆性差，其容量衰減快。

為此，中科院蘇州納米所張躍鋼教授與美國勞倫斯伯克利國家實驗室郭晶華教授等人在含Cl ^–電解質的Mg/S 電池中使用Ag 催化劑，并實現了~1200 mAh?g^-1的比容量和100次循環的長循環壽命的顯著提高。

為了了解這種改進背后的機制，作者采用原位同步輻射X射線衍射（SR-XRD）和原位X射線吸收光譜（XAS）來研究充電/放電循環過程中的可逆相變。

圖1. 原位SR-XRD測試結果

原位實驗結果表明，在深度充電狀態，與Ag反應的Cl ^–在電解液中形成 AgCl 界面層，防止Ag與元素S的物理接觸并避免形成Ag₂S；在早期放電狀態下，AgCl 轉化回金屬Ag，這保證了其對MgS分解的催化效果。

Ag催化劑的這種可逆功能切換機制與使用其他催化劑或電解液的Mg/S電池完全不同，這一發現可能會導致在未來的Mg/S電池中更好地設計S@Ag正極。

圖2. 原位XAS測試結果

Reversible Function Switching of Ag Catalyst in Mg/S Battery with Chloride-Containing Electrolyte, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.009

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張躍鋼/郭晶華EnSM: 含氯化物電解液的鎂硫電池中Ag催化劑的可逆功能轉換

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