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Synthesis of magnesium chloride complex electrolyte: Galvanic couple assisted catalytic dissolution of magnesium in ethereal solution

机译：氯化镁复合电解质的合成：电流偶合辅助镁在醚溶液中的催化溶解

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摘要

Herein, we reveal the critical role of CrCl3 and the mechanism for the synthesis of magnesium chloride complex (MaCC), an advanced conditioning-free electrolyte for rechargeable magnesium batteries. This involves a catalytic dissolution of Mg metal by nanoscale bimetallic galvanic couples in an ethereal solution: At the initial stage, nanoscale amorphous Cr-rich 'islands' form on Mg surface, creating numerous Cr-Mg galvanic couples. These Cr-rich islands act as local cathodic sites due to partial electron transfer from Mg metal substrate. Furthermore, the first-principles calculation shows that Al prefers to bind at Cr-rich regions rather than Mg. These trigger a heterogeneous catalysis for the selective deposition of Al on Cr-rich islands and a dramatic increase in the dissolution rate of Mg metal on the neighboring region. This leads to an ultrahigh Mg2+-to-Al3+ concentration ratio in the resultant solution, a key property of the conditioning-free electrolyte. This study is potentially applicable to many other fields like metal-air batteries and corrosion protection of metals, where a subtle manipulation of passive layer is required.
机译：在这里，我们揭示了CrCl3的关键作用以及合成氯化镁络合物（MaCC）的机理，氯化镁络合物是一种用于充电镁电池的高级无调节电解液。这涉及通过纳米级双金属电偶在醚溶液中催化溶解镁金属：在初始阶段，纳米级非晶态富含Cr的“岛”在Mg表面形成，形成大量Cr-Mg电偶。由于从Mg金属基底转移出部分电子，这些富含Cr的岛充当了局部阴极位置。此外，第一性原理计算表明，Al更倾向于在富Cr区域结合而不是Mg。这些引发了异质催化，选择性地将Al沉积在富Cr的岛上，并且Mg金属在邻近区域的溶解速率急剧增加。这导致所得溶液中Mg2 +与Al3 +的浓度比超高，这是无调节电解质的关键特性。这项研究可能适用于许多其他领域，例如金属-空气电池和金属腐蚀防护，这些领域需要对钝化层进行微妙的处理。

著录项

  • 来源
    《Journal of power sources》 |2018年第15期|120-127|共8页
  • 作者

    Ha Jung Hoon; Cho Jinwon; Kim Jong Hak; Cho Byung Won; Ham Hyung Chul; Oh Si Hyoung;

  • 作者单位

    Korea Inst Sci Technol, Ctr Energy Storage Res, Hwarang Ro 14 Gil 5, Seoul 02792, South Korea;

    Korea Inst Sci Technol, Fuel Cell Res Ctr, Hwarang Ro 14 Gil 5, Seoul 02792, South Korea;

    Yonsei Univ, Dept Chem & Biomol Engn, 262 Seongsanno, Seoul 03277, South Korea;

    Korea Inst Sci Technol, Ctr Energy Storage Res, Hwarang Ro 14 Gil 5, Seoul 02792, South Korea;

    Korea Inst Sci Technol, Fuel Cell Res Ctr, Hwarang Ro 14 Gil 5, Seoul 02792, South Korea;

    Korea Inst Sci Technol, Ctr Energy Storage Res, Hwarang Ro 14 Gil 5, Seoul 02792, South Korea;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    Magnesium chloride complex; Chromium chloride; Heterogeneous catalysis; Galvanic couple; First-principles calculation;

    机译：氯化镁配合物;氯化铬;多相催化;电偶;第一性原理计算;

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