受益于更高的容量，环境友好性和无金属枝晶镁（Mg）负极，可再充电镁电池（RMB）对于锂离子电池（LIB）以外的储能技术的发展至关重要。但是，由于缺乏合适的电极材料，Mg 2+的动力学缓慢，它们的实际应用仍然受到限制。电极和电解质之间的插入/萃取和不相容性。
有鉴于此，悉尼科技大学汪国秀教授，Dawei Su对RMB的最新进展进行了系统，有见地的评论，包括基于插层的正极材料和基于转化反应的化合物。全面阐明了微结构与其电化学性能之间的关系。尤其是讨论了负极金属材料以外的金属材料。此外，还总结了其他基于Mg的电池系统，包括镁空气电池，镁硫电池和镁碘电池。
文章要点：
1）总结了用于可充电镁离子电池的正极材料包括：（1）插层正极材料（Chevrel相正极材料、层状正极材料、尖晶石结构正极材料、橄榄石结构正极材料、NASICON结构正极材料）；（2）转换型正极材料（与插层化合物相比，基于转换反应的电极由于多电子的贡献而可以实现较高的理论容量和能量密度。当正极材料没有足够的插入位点或可用的扩散通道时，通常会发生转化反应）。
2）尽管在开发用于镁离子电池的负极材料方面取得了许多成就，但其比容量仍低于金属镁。因此，迫切需要开发具有高放电容量和低嵌入电位的负极材料用于可充电镁离子电池。
3）总结了其他基于镁的电池包括：（1）镁空气电池（可充电的镁空气电池具有许多优势，例如，高工作电压（3.09 V）和高能量密度（3910 Wh kg -1）。然而，金属镁的腐蚀产生氢气因此限制了法拉第效率，这是阻碍镁空气电池进一步发展的主要问题。主要有一次镁空气电池，Mg2Ni空气电池，带有有机电解质的镁空气电池和带有混合电解质的镁空气电池）；（2）镁硫电池（由于在充电和放电过程中金属镁不会形成树枝状结晶，因此镁硫电池理论上比锂硫电池具有更好的电化学性能。典型的镁-硫电池由Mg负极，有机电解质和硫正极组成）；（3）镁碘电池（对于基于Mg的电池，碘（I2）可作为合适的阴极材料，以运动方式增强Mg2+的扩散和迁移。这是因为中间产物（Mg(I3)2）是高度可溶的，而最终产物（MgI2）是不溶的。因此，镁碘电池中的穿梭效应和多碘的存在可以减轻。）
4）总结了迄今为止，镁电池研究进展不大的原因包括：a）镁基电化学反应机理复杂且动力学缓慢。Mg2+的连续沉积通常会导致大多数电解质中Mg阳极上形成绝缘表面层，这在动力学上阻止了相关的电化学反应以及在室温下Mg2+的扩散通道；b）缺乏合适的正极材料，以至于无法在室温下快速有效地进行Mg2+嵌入/脱嵌。Mg2+的二价性质和强静电相互作用不可避免地导致动力学变慢。因此，Mg正极材料遭受严重的结构劣化；c）电极和电解质之间的不相容性。由于形成了不导电的SEI层，传统的电解质和非水溶剂已被证明不适用于RMBs。
这篇综述提供了对基于Mg的储能技术的全面理解，并可以为设计高性能可充电镁电池提供新的策略。
Ziqi Guo, et al, Recent Advances in Rechargeable Magnesium-Based Batteries for High-Efficiency Energy Storage, Adv. Energy Mater. 2020
DOI：10.1002/aenm.201903591
https://doi.org/10.1002/aenm.201903591
