综述：镁离子电池插层型正极材料：研究进展与应用潜力

本综述系统梳理了镁离子电池(MIBs)插层型正极材料的研究进展，重点探讨了Chevrel相、层状过渡金属氧化物/硫化物、过渡金属碳氮化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝类似物等六类材料的储镁机制与性能瓶颈，提出了界面工程、缺陷工程和预插层改性三大策略，为开发安全长寿命MIBs提供了理论支撑和技术路径。

　　

镁离子电池的崛起与挑战

在清洁能源转型背景下，镁离子电池(MIBs)因其地壳丰度高(2.3%)、理论体积能量密度达3833 mAh cm^?3、无枝晶风险等优势，成为下一代储能技术的研究热点。然而二价Mg²⁺的高电荷密度导致强极化效应，引发离子扩散动力学迟滞和电极/电解质界面副反应，严重制约电池循环性能。

插层型正极材料六大体系

Chevrel相材料：Mo₆S₈作为经典代表，通过刚性晶体框架实现可逆Mg²⁺嵌入，但存在两步插层反应和高达2000次循环的动力学障碍。层状过渡金属氧化物如V₂O₅通过氧原子层间通道实现快速离子传输，但易发生晶格畸变。层状硫化物（如CuS）展现更高电导率，却面临多硫化物溶解难题。MXenes材料凭借表面官能团调控实现超快镁离子扩散，但比容量有待提升。聚阴离子化合物以稳定框架和高压平台著称，而普鲁士蓝类似物的开放骨架结构为Mg²⁺提供了三维扩散通道。

三大改性策略突破瓶颈

界面工程通过原子层沉积构建纳米级MgF₂包覆层，将MoS₂的循环寿命延长3倍；缺陷工程中氧空位引入使α-MnO₂扩散系数提升两个数量级；预插层策略通过Na⁺柱撑作用将VS₄层间距从5.8?扩展至11.2?，容量提升160%。这些协同策略有效解决了材料结构坍塌、极化过高等核心问题。

未来发展方向

尽管MIBs目前仍面临电解质匹配、全电池设计等挑战，通过机器学习辅助材料筛选、原位表征技术解析界面反应机制等创新手段，插层型正极材料有望在动力电池和大规模储能领域实现突破。特别是普鲁士蓝类似物的框架调控和有机-无机杂化材料设计，或将成为下一代高能量密度储镁体系的关键突破口。