Operating mechanisms of electrolytes in magnesium ion batteries: chemical equilibrium, magnesium deposition, and electrolyte oxidation

文献情報

出版日 2014-05-08
DOI 10.1039/C4CP01259C
インパクトファクター 3.676
著者

Dong Young Kim, Younhee Lim, Basab Roy, Young-Gyoon Ryu, Seok-Soo Lee


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要旨

Since the early nineties there have been a number of reports on the experimental development of Mg electrolytes based on organo/amide-magnesium chlorides and their transmetalations. However, there are no theoretical papers describing the underlying operating mechanisms of Mg electrolytes, and there is no clear understanding of these mechanisms. We have therefore attempted to clarify the operating mechanisms of Mg electrolytes by studying the characteristics of Mg complexes, solvation, chemical equilibrium, Mg-deposition processes, electrolyte-oxidation processes, and oxidative degradation mechanism of RMgCl-based electrolytes, using ab initio calculations. The formation and solvation energies of Mg complexes highly depend on the characteristics of R groups. Thus, changes in R groups of RMgCl lead to changes in the equilibrium position and the electrochemical reduction and oxidation pathways and energies. We first provide a methodological scheme for calculating Mg reduction potential values in non-aqueous electrolytes and electrochemical windows. We also describe a strategy for designing Mg electrolytes to maximize the electrochemical windows and oxidative stabilities. These results will be useful not only for designing improved Mg electrolytes, but also for developing new electrolytes in the future.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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