东北大学罗绍华教授，Energy Storage Materials对固态镁电池固态电解质的见解

第一作者：孙琪

通讯作者：罗绍华*

单位：东北大学，东北大学秦皇岛分校，河北省介电与电解质功能材料重点实验室

固态电解质相比传统的液态电解液具有更好的热稳定性，被认为是非常有吸引力的下一代电解质材料。但是，固态镁离子电解质面临着严峻的挑战，离子电导率低和镁离子迁移受限。为了探索合适的固态镁离子电解质，已经进行了大量的研究工作，并取得了一定的进展。本文重点讨论了固态镁离子电解质的组成、离子电导率和镁离子输运机理。此外，总结了镁电池各种固态电解质的优势以及需要进一步优化的关键领域。本文为未来的研究提供了方向，有助于开发用于镁电池的先进固态电解质。

近日，东北大学罗绍华教授课题组对固态镁离子电解质的发展现状进行了概述，并分析了有机聚合物电解质、无机电解质和复合固态电解质的优势和需要进一步优化的关键领域。本文以“Insights on solid electrolytes for solid-state magnesium batteries: Progress and prospects”为题发表在国际知名期刊Energy Storage Materials上。东北大学材料科学与工程学院博士研究生孙琪为第一作者，罗绍华教授为通讯作者。

现阶段对固态镁离子电解质的研究取得了一定程度的进展，但还需要进一步完善。聚合物电解质的电化学行为受聚合物结构、类型、镁盐和溶剂的影响。然而，这些关系和行为尚未完全理解，需要进一步深入研究。对无机镁固态电解质的探索主要集中在增强其内在性能，如离子电导率。然而，对于它们应用在镁电池中的关注相对较少，关于固态镁电池性能的综合数据仍然有限。因此，必须对无机固态电解质的循环性能进行研究，同时验证它们与镁金属阳极和插入/转换阴极的相容性。复合固态电解质结合了有机聚合物电解质和无机固态电解质的优点。

然而，复合固态电解质的复杂制备工艺增加了生产成本，限制了其工业可行性。通过调节镁复合电解质的成分（例如与其他复合材料的比例、粒径或掺杂剂浓度），以进一步提高复合电解质的性能。同时，原位表征技术可以实时了解复合电解质的结构-性能关系加速优化。因此，本文综述了固态镁离子电解质的最新进展，包括有机聚合物电解质、无机电解质和复合固态电解质。讨论了这些固态镁离子电解质的组成、离子电导率和镁离子输运机理。此外，本综述强调了各类镁离子固态电解质的优势，并确定了需要进一步优化的关键领域。我们预计这篇综述将成为研究人员的宝贵资源，指导开发用于镁电池的先进固态电解质。

与传统的液态电解质相比，固态镁离子电解质不易燃且不易发生热失控，极大的提高了安全性。然而，固态镁离子电解质的发展受到离子电导率低和镁离子迁移受限的限制。为了探索合适的固态镁离子电解质，已经进行了大量的研究工作，并取得了一定的进展。利用机器学习算法可以通过基于现有数据预测新材料的特性来加快寻找有前途的电解质材料。这使研究人员能够优先考虑最有可能成功的材料的合成和表征，从而减少材料发现和优化所需的时间和资源。随着技术的成熟，固态镁电池的市场潜力巨大，电动汽车、可再生能源存储和便携式电子产品等都可以从固态镁电池商业化中受益。

Insights on solid electrolytes for solid-state magnesium batteries: Progress and prospects

罗绍华教授简介：东北大学材料科学与工程学院三级教授，博士生导师，东北大学秦皇岛分校资源与材料学院院长。教育部宝钢优秀教师奖获得者，河北省教学名师，河北省三三三人才工程二层次人选，河北省电介质与电解质功能材料重点实验室主任。1995年本科毕业于兰州大学材料科学专业，2007于清华大学材料科学与工程学院获得博士学位。主要从事面向能源存储的功能材料，冶金固废高值材料化利用，医用生物材料。主持国家自然科学基金面上项目、河北省重点研发项目、河北省科技支撑计划项目、教育部中央高校基本业务费重大研究项目等10余项。在材料领域知名期刊发表SCI论文100余篇，H因子44, 包括Energy Storage Mater., Coord. Chem. Rev., Chem. Eng. J., J. Energy Chem. 等; 已授权发明专利36项，其中5项发明专利成功转让；作为第一完成人获教育部科技进步二等奖、中国有色金属工业科学技术奖（发明）一等奖等12项奖。担任科技部国家重点研发计划重点专项评审专家、中国有色金属学会新能源材料发展工作委员会委员、中国材料研究学会高级学员、中国化学学会高级会员、Inorganics期刊客座编辑。

孙琪硕士毕业于华北理工大学化学工程学院，目前为东北大学（2023级）博士研究生生，其研究方向为镁离子电池。以第一作者身份在Energy Storage Mater., Coord. Chem. Rev., Carbon Energy, ACS Sustain. Chem. Eng.等期刊发表SCI论文5篇。

东北大学材料科学与工程学院罗绍华教授课题组主要致力于能源转换与存储（锂/钠/钾/镁离子电池、金属空气电池、超级电容器）关键材料，医用材料，冶金行业大宗固态废弃物综合利用的研究。

宁静致远，自强不息。脚踏实地，追求卓越。欢迎有材料科学与工程、冶金工程、物理、化学背景的同学报考课题组博士研究生、硕士研究生。