浙江
高温电池作为特种电池的重要分支，在资源勘探、航空航天、军事装备及车载电子设备等多个领域具有广泛应用。由于镁金属具备优异的化学稳定性、高熔点及不易生长枝晶等优势，镁金属电池被认为是开发耐高温特种电源的理想选择。但高温镁金属电池的发展面临着一个大难题：镁金属负极界面处的持续副反应会导致电池性能迅速衰减，甚至引发安全隐患。由于镁金属比较活泼，会和大多数电解质发生副反应，高温会进一步加剧这些副反应。那么，我们能不能像治理河流一样，“堵不如疏”，通过合理引导界面处的反应，原位构筑稳定的界面层来稳定电池的界面？
最近，青岛能源所崔光磊研究员、葛雪松副研究员联合青岛大学李洪亮教授找到了一种新方法——利用多功能二胺添加剂，原位交联聚合物电解质的同时生成大量的季铵根。季铵根的还原稳定性较差且和镁负极有较高的结合能，容易吸附在镁金属电池负极表面并优先分解以原位构筑一层稳定的固体电解质界面层，让电池在高达 180 °C的温度下仍然可以稳定运行！相关工作以“In-Situ Cross-linking and Interfacial Engineering via Multifunctional Diamine Additive for High-Temperature Magnesium Metal Batteries”发表在《Advanced Materials》上。
破解之道：构建高温稳定的“保护层”
研究团队受“堵不如疏”的启发，提出了一种聚合物优先分解并原位构筑高温导镁界面层的策略（图1），通过在聚环氧氯丙烷体系中引入多功能二胺添加剂1,4-二氮杂双环辛烷（DABCO），得到原位交联聚合物电解质（MgB@CGPE）。交联过程不仅提高了聚合物电解质的力学性能，产生的季铵根还能在镁金属负极表面优先吸附、分解形成一种富含Mg₃N₂（及相关的Mg-N-H复合物）的梯度界面层。这种界面层可以：
✅降低镁离子在界面处的迁移能垒
✅抑制电解质在界面处的持续分解
简单来说，就是让电解质在负极表面“优先分解”出一层稳定的保护膜，从而实现更高效的镁离子传输，同时大幅减少副反应的发生；同时，原位交联的电解质本身较好的热稳定性、力学性能及电化学性能也助力了电池性能的提升。
图1. MgB@CGPE的物理性质及其原位衍生界面的设计理念
图2. MgB@CGPE的合成及其物理性能表征
图3. MgB@CGPE的基本电化学性能及和镁负极的兼容性
图4. 负极固体电解质界面相（SEI）的结构和组成
图5. SEI原位衍生过程
图6. 全电池性能及软包电池安全测试
硬核性能：高温稳定+超长寿命
这款新型聚合物电解质让镁金属电池的性能大幅提升！在150 °C高温下，组装的Mo₆S₈//MgB@CGPE//Mg全电池能够稳定循环200次，容量保持率达到80%。更令人惊喜的是，该电解质还能在30–180°C的宽温度范围内保持高效运行，远超传统镁电池的温度适应能力。
此外，这种电池还具备优异的安全性：
通过自修复机制，即使电解质受到物理损伤，也能在加热后自动愈合；
热失控测试显示，即便在极端条件下，电池也不会发生剧烈的热分解反应，安全性能大幅提升。
小结
综上所述，借鉴“堵不如疏”的设计思路开发了一种能够在高温下安全稳定运行的MgB@CGPE电解质。不仅电解质本身具有耐高温、可拉伸、自修复、透明和单离子导体的特点，原位形成的NR₄⁺基团还能在镁金属负极表面优先分解，形成一个稳定的富含Mg3N2的有机-无机梯度SEI。该SEI有利于镁离子在界面处的传导，并能有效抑制负极界面处的副反应。基于该电解质组装的Mo₆S₈//Mg电池在150 °C下实现了超过200次的稳定循环，容量保持率为80%。这项工作为实现RMBs在高温下安全稳定运行的电解质及界面设计提供了宝贵的见解。这项研究不仅为高温镁金属电池的实际应用提供了新的思路，也为未来极端环境（如太空探索、地热监测等）下的储能技术提供了重要借鉴。未来，我们或许能在更恶劣的环境中，看到这款电池的身影！
你是否也对高温电池的未来充满期待？欢迎在评论区留言，一起探讨高温储能的无限可能！
来源：高分子科学前沿
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