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?青能所/海大ACS Energy Letters：實現(xiàn)鎂金屬負極的平面沉積/剝離行為

研究表明，即使在電流密度極低（0.01 mA cm^-2）的情況下，使用聚烯烴隔膜，鎂（Mg）金屬電池也容易發(fā)生短路。事實證明，由基底的高晶格失配引起的島狀鎂沉積是造成電池短路的罪魁禍首。

在此，中國科學院青島生物能源與過程所崔光磊、杜奧冰，中國海洋大學孫明亮等人利用精心修飾的三維（3D）基板與鎂金屬的（0001）面表現(xiàn)出低晶格失配和豐富的親鎂位點，在大面積容量（4 mAh cm^-2）和薄聚丙烯隔膜（25 μm）實現(xiàn)穩(wěn)定的充放電。結果表明，建立逐層平面生長模型和3D親鎂基底的設計策略將加速鎂金屬電池的商業(yè)化。

圖1. 結構表征

總之，作為一種滿足完美晶格匹配的負極材料，單晶鎂金屬可以誘導均勻的鎂沉積，而無需額外的結構和界面改性。然而，塊狀鎂負極的不均勻剝離行為會導致后續(xù)的沉積不均勻，這仍嚴重威脅電池的安全。

為了解決上述問題，該工作采用了具有低晶格失配和高表面能的低成本3D親鎂主體（Ni(OH)₂@CC）。受益于Ni(OH)₂@CC優(yōu)異的外延Mg沉積和抵抗不均勻剝離的能力，使用高負載Mo₆S₈正極的全電池表現(xiàn)出穩(wěn)定的長循環(huán)性能。因此，該工作深入探討了鎂電池中無枝晶沉積行為引起的短路現(xiàn)象，并提出了一種行之有效的解決方案，為鎂金屬負極的實際應用指明了方向。

圖2. 電池性能

Achieving Planar Electroplating/Stripping Behavior of Magnesium Metal Anode for a Practical Magnesium Battery，ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c02058

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