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隨著航空航天、深地勘探等極端環境領域對耐高溫特種電源需求的激增，鎂金屬電池因其高熔點（約650°C）、低枝晶傾向及高理論容量等優勢備受關注。高溫下電解質的分解失控及負極界面副反應頻發，嚴重制約其實用化進程。近期，中國科學院研究團隊在高溫鎂電池電解質領域取得突破性進展，通過創新性分子設計與界面工程策略，成功開發出兼具耐高溫特性與界面穩定性的新型聚合物電解質，為下一代高溫儲能技術提供了關鍵解決方案。

仿生策略重構界面層??

傳統鎂電池電解質在高溫下易與活潑的鎂金屬發生持續副反應，導致界面阻抗激增和容量衰減。受自然界“疏優于堵”的啟發，研究團隊提出??原位構筑自適應界面層??的創新思路。通過引入含雙官能團的小分子交聯劑，對聚環氧氯丙烷（PECH）進行改性，在電解質內部生成大量季銨根官能團。這些官能團因其低還原穩定性，優先在鎂負極表面分解，形成富含Mg?N?的無機-有機復合固態電解質界面（SEI）。

該SEI層呈現梯度結構：外層以柔性有機物為主，可緩沖體積變化；內層富含高離子導率的Mg?N?，顯著降低鎂離子遷移活化能（較傳統MgO界面降低約40%）。實驗表明，這種“引導式分解”策略有效抑制了電解質持續消耗，將界面副反應速率降低至傳統體系的1/5以下。

寬溫域與高安全雙提升??

基于該電解質組裝的鎂金屬電池展現出卓越的高溫適應性：

??循環穩定性??：在150°C高溫、2C倍率下，電池穩定循環超過200次，容量保持率達80%，遠超現有高溫鎂；

??寬溫域運行??：電解質在30-180°C范圍內保持高效離子傳導（電導率＞1 mS/cm），突破傳統液態電解質50-120°C的工作極限；

??濫用安全性??：穿刺、過充等極端測試中，電池未發生熱失控；電解質還具備自修復能力，受損后經加熱可恢復90%以上力學性能。

分子設計與工藝創新??

研究團隊通過三大核心創新實現性能躍升：

??雙功能交聯劑設計??：交聯劑同時完成聚合物網絡構筑與季銨根引入，簡化制備流程；

??單離子導體特性??：季銨根通過錨定陰離子，將鎂離子遷移數提升至0.71（傳統電解質＜0.4），減少極化損耗；

??梯度SEI調控??：結合分子動力學模擬與原位表征，精確調控界面組分分布，實現離子傳輸與界面穩定的平衡。

??產業化前景與挑戰??

此項研究為高溫鎂電池提供了可規模化生產的電解質方案——原料成本較現有體系降低30%，且與卷對卷工藝兼容。潛在應用場景包括：地熱井監測設備的自供電系統；航天器艙外設備儲能模塊；電動汽車高溫工況備用電源。

盡管取得突破，團隊指出仍需解決??長期循環界面演變機制??和??寬電壓窗口適配性??等挑戰。下一步將探索電解質-正極材料的協同優化，目標在3年內實現150°C環境下1000次循環的工程化驗證。

中科院此項研究通過仿生界面工程策略，為高溫鎂電池的發展開辟了新路徑。其核心價值不僅在于性能參數的提升，更在于提供了一種“引導反應而非抑制反應”的哲學范式，這對鋰金屬電池、鈉硫電池等高溫儲能體系的開發具有普適性啟示。隨著極端環境應用需求的擴展，此類創新技術有望重塑特種電源產業格局，助力我國在高溫儲能領域保持國際領先地位。