上海交大杨晓伟团队揭示镁硫电池多硫化物溶剂化调控新机制

镁硫电池因高理论能量密度和高安全性被视为下一代储能体系的有力竞争者，但硫利用率低和容量快速衰减问题限制了其实际应用，其关键原因在于多硫化镁中间体中Mg²⁺与多硫阴离子之间的强库仑相互作用严重制约了反应动力学。本研究旨在揭示多硫化镁溶剂化结构对硫转化反应的影响机制，并寻找优化策略。上海交通大学杨晓伟团队联合清华大学张跃钢团队，通过筛选DME、G2、G3、G4四种醚类溶剂，结合分子动力学模拟、谱学分析与电化学表征，发现具有强屏蔽能力的溶剂（特别是G2）能有效弱化Mg²⁺与多硫阴离子的耦合，降低Mg–S键强度，从而降低多硫化物逐步转化的能垒，提升反应可逆性。这一机制促使放电产物MgS以三维形核方式生长，暴露更多电化学活性位点，提高了硫活性物质的利用率。基于此，组装的镁硫扣式电池在0.1 C倍率下稳定循环超过120次，软包电池首圈放电比容量高达940.80 mAh g⁻¹，循环18圈后仍保持在600 mAh g⁻¹以上。研究结论为镁硫电池电解质设计提供了新的理论依据，并对其他多价金属电池的类似问题具有借鉴意义。