金属镁具有还原电位低、体积比容量高、储量大等特点,使得其适用于低成本、高能量密度的电化学器件。更重要的是,由于金属镁自扩散的低势垒抑制了电化学循环过程中枝晶的形成,避免了可充金属电池内部短路所带来的安全性问题。金属镁与硫所组成的镁硫电池具有能量密度高、安全性好、成本低等诸多优势。镁硫电池的研究仍处在初级阶段,其中主要障碍之一在于镁电极与现有电解液之间较差的兼容性,很多溶剂、盐及污染物等易于在镁负极上被还原,形成不导通镁离子的钝化层,阻碍镁的可逆沉积/溶出。本文主要通过研究镁硫电池在充放电过程中的电压损失现象,揭示镁电极/电解液界面存在的问题,并分别从镁负极和电解液角度提出改性方法。在HMDS-Mg+LiTFSI和Mg（TFSI）2/TEG电解液中,TFSI-离子对镁电极的钝化导致Mg/Mg对称电池的沉积溶出过电位大以及镁硫电池放电电压平台低。通过三电极测试定量分析了在电化学循环中镁电极上极化的大小,发现了电化学循环可以活化镁负极的现象。基于该发现,并结合镁硫电池中硫正极循环容量保持率差的特点,提出了大电流活化镁负极的方法,有效地提高了镁硫电池的放电电压平台,同时使电池保持了较高的放电容量,并探究了该原位大电流活化法的活化机制及活化条件。为改善镁电极与电解液之间兼容性差的问题,提出一种镁电极表面人工SEI膜的制备方法,通过将镁箔浸泡在含LiTFSI和Al Cl3的TEG溶剂中构筑人工SEI膜。在Mg（TFSI）2/DME电解液中,该人工SEI膜可以使Mg/Mg对称电池在0.01 m A/cm2循环时的过电位降低2 V左右。将该人工SEI膜修饰的镁电极用于Mg（Cl O4）2/DME和Mg（TFSI）2/PC电解液中时,可以使镁的可逆沉积溶出实现从不能到能的转变。通过对比人工SEI膜与钝化膜在结构上和化学组成上的差别,发现该人工SEI膜富含MgCl2、MgF2、MgS等组分,有利于镁离子的传输。另外,SEI膜表面不存在TFSI-的吸附,也是其区别于钝化层的一个重要特性。研究发现TFSI-在镁电极表面分解产生的MgCO3、MgO和Mg（OH）2是导致镁电极钝化的主要成分。在新型电解液开发方面,镁铝氯复合电解液具有镁沉积溶出极化小、库伦效率高的特点,但传统镁铝氯复合电解液通常需要近百次的循环伏安来降低镁的沉积溶出过电位和消除循环过程中铝的共沉积。将镁粉、Al Cl3和Ti Cl4加入TEG溶剂中反应,得到了一种新型免电解调节的镁铝氯复合电解液。该电解液可支持镁在较低过电位下进行长循环的沉积溶出,同时非亲核特性使其适用于镁硫电池,可使镁硫电池循环100次并保持近1000 m Ah/g的放电比容量。综上,针对镁硫电池电解液易钝化镁电极的现象,本学位论文围绕镁电极与电解液的界面问题,设计了有效的保护镁负极的方法,同时开发了不钝化镁电极的新型电解液体系。对于含TFSI-和Al Cl3的电解液体系,可采用原位大电流活化在镁电极表面生成SEI膜的方法;对于其他与镁负极不兼容的电解液,可采用预先在镁表面合成人工SEI膜的方法;对于原始镁负极,开发了一种不钝化镁负极的新型电解液。以上方法显著改善了镁硫电池电解液与镁电极二者间的兼容性,促进了高能量密度镁硫体系储能器件的开发与应用。