近日，我校建筑工程学院与重庆大学联合培养的博士研究生刘晓晨在科研工作中取得重大突破，相关成果发表在化学领域最具影响力的国际顶级期刊JACS上，论文题为《Deciphering the Halide Chemistry of Cl- and Br- in Enhancing Kinetics of Mg Plating/Stripping》。该研究工作依托我校建筑能效提升重庆市高等职业院校应用技术推广中心开展，并由我校文家新教授指导完成。我校建筑能效提升重庆市高等职业院校应用技术推广中心现有各类科研仪器设备60余台（套），实验室总面积400余平方米，可充分满足新能源材料、材料腐蚀与防护及建筑材料等领域的科学研究需要，为我校及合作单位的研究人员提供了良好的科研条件与平台支撑。
该研究工作以苯基氟硼酸镁复合电解液（MPFBC）为基础，通过设计MPFBC-Cl与MPFBC-Br对比体系，结合理论计算与实验表征，系统探究了Cl-和Br-从体相到界面多尺度调控镁沉积/剥离动力学的差异化机制。研究发现，Br-凭借其较大的离子半径和较低的电荷密度，弱化了与Mg2+的库仑吸引，有效促进了离子解离及体相离子输运。在界面层面，Br-较高的极化率和化学软度使其在镁表面发生特性吸附，诱导内亥姆霍兹层重构，显著降低了成核过电位。同时，Br-以Mg-Br物种的形式参与SEI构建，构建了有利于Mg2+传导的通路。由此，Mg|MPFBC-Br|Mg对称电池在1.0 mA cm-2下展现出<220 mV的低过电位及1000 h的超长循环寿命，综合性能显著优于MPFBC-Cl体系及多数已报道电解液。
该研究结果完美地揭示了卤素本征性质与可充电池电化学性能之间的内在关联，为可充镁电池新型电解液体系的研究提供了一种新思路，同时有力的助推了可充镁电池储能技术的商业化应用步伐，对促进国家“双碳”目标的实现具有重要意义。此外，这也是我校首次在世界顶级期刊JACS上发表研究成果，充分表明我校在科研软硬件条件、科研水平和人才培养质量均达到了较高水平。
图1 卤素化学的机理示意图
图2 (a) MPFBC-Cl电解液在体相的溶剂化结构，(b) 在Mg表面的吸附行为，(c) 在Mg||SS电池中的循环伏安曲线；(d) MPFBC-Br电解液在体相的溶剂化结构，(e) 在Mg表面的吸附行为，(f) 在Mg||SS电池中的循环伏安曲线。
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.6c05735
一审：文家新
二审：刘云霞
三审：张欣
（供稿：建筑工程学院建筑能效提升应用技术推广中心）
