介绍
双（2-甲氧乙基）胺含氮氧配位位点的水溶性链状螯合有机胺，具有独特的分子配位结构与溶剂调控能力，是水系铝离子电池领域双功能的电解液添加剂。其分子骨架中含有1 个氮原子与 2 个氧原子配位中心，孤对电子可高效配位铝离子、重构电解液溶剂化网络，同时参与电极界面固体电解质界面（SEI）构筑。
图一 双（2-甲氧乙基）胺
特性
双（2-甲氧乙基）胺作为脂肪族有机叔胺类螯合剂，分子结构兼具醚键与胺基官能团，相较于单配位位点的 2 - 甲氧基乙胺（MEA），BMEA 多 1 个醚氧配位位点，可形成更强的氢键作用与离子配位效应，配位络合能力显著提升。高极性分子结构使其可与水系电解液完全互溶，无需额外助溶剂，适配常规三氟甲磺酸铝（Al (OTf)₃）电解液体系。常温下化学性质稳定，不易发生分解，在电池充放电循环的酸碱环境中可保持分子完整性，持续发挥螯合与成膜作用。分子中 N、O 电负性原子可打破电解液原有水分子氢键网络，重构新型溶剂化构型，从根源抑制水分解与析氢反应。
在水系铝电池中的应用
依托螯合驱动的设计逻辑，双（2-甲氧乙基）胺从电解液体相调控与电极界面保护两大维度同步赋能电池性能，形成体相稳窗口、界面防腐蚀的双重防护机制。双（2-甲氧乙基）胺作为功能性添加剂，通过分子配位深度重塑溶剂化环境。其分子中N、O 原子与 Al³⁺发生定向配位，嵌入铝离子溶剂化鞘层，替代部分水分子与阴离子；破坏原有水分子氢键网络，降低水分子活性，抑制氢析出反应（HER）；双（2-甲氧乙基）胺可显著偏移官能团特征峰，形成稳定新型溶剂化结构，将电解液电化学窗口从 1.4 V 拓宽至2.2 V，远超 MEA 改性体系的 2.0 V。电化学测试表明，双（2-甲氧乙基）胺可使铝表面析氢过电位提升 70 mV，大幅削弱副反应损耗，提升充放电效率。
抑制铝负极腐蚀
双（2-甲氧乙基）胺凭借配位吸附特性主动参与SEI膜形成，充放电过程中，BMEA 分子吸附于铝负极表面，与 Al³⁺配位络合，协同电解液盐分解产物（AlₓOᵧ、SO₂、CF₃⁻等）形成致密均匀的SEI保护层；双（2-甲氧乙基）胺分解衍生的 CN⁻、NH⁻等基团均匀分布于 SEI 内层，厚度约 27 μm，可隔绝电解液与铝基底直接接触；有效抑制铝电极腐蚀与枝晶生成，使铝对称电池在 0.2 mA cm⁻² 电流密度下稳定循环 500 h 无短路，库仑效率稳定维持在97%，远优于纯电解液体系的 84%。
图二 螯合剂调控溶剂化结构设计示意图
电化学应用性能
双（2-甲氧乙基）胺改性电解液兼具普适性与高性能，适配有机、无机两大类正极材料，适配有机正极（TCB）以四氯 - 1,4 - 苯醌（TCB）为正极的 Al||TCB 电池，采用 BMEA 改性电解液后，0.2 C 倍率下初始比容量达218.0 mAh g⁻¹，300 次循环后容量保持率仍有 70.7%，库仑效率稳定至 94%；即便在 1 C 高倍率下，初始容量仍可达 200 mAh g⁻¹，倍率稳定性优异。适配无机正极（α-MnO₂）Al||α-MnO₂电池体系中，BMEA 改性电解液将放电平台提升 0.13 V，0.2 C 初始容量高达 363.5 mAh g⁻¹，200 次循环后仍保留 151.2 mAh g⁻¹ 容量，100 次循环后库仑效率突破 90%，显著缓解传统电解液的容量快速衰减问题。适配合金负极高压体系耦合 Sn/Al 合金负极后，BMEA 电解液可稳定适配 1.5 V 高放电平台，150 次循环后容量维持 200.6 mAh g⁻¹，在高压工况下仍能有效抑制析氢与腐蚀，拓展了水系铝电池的电压应用区间[1]。
参考文献
[1] Wang D Y, Hu E, Wu G, et al. Chelation-Driven Electrolyte Design for Enhanced Interface and Electrochemical Window in Aqueous Aluminum Batteries[J]. Angew. Chem. Int. Ed., 2025, 64: e202508641.