青能所/海大ACS Energy Letters：实现镁金属负极的平面沉积/剥离行为

研究表明，即使在电流密度极低（0.01 mA cm^-2）的情况下，使用聚烯烃隔膜，镁（Mg）金属电池也容易发生短路。事实证明，由基底的高晶格失配引起的岛状镁沉积是造成电池短路的罪魁祸首。

在此，中国科学院青岛生物能源与过程所崔光磊、杜奥冰，中国海洋大学孙明亮等人利用精心修饰的三维（3D）基板与镁金属的（0001）面表现出低晶格失配和丰富的亲镁位点，在大面积容量（4 mAh cm^-2）和薄聚丙烯隔膜（25 μm）实现稳定的充放电。结果表明，建立逐层平面生长模型和3D亲镁基底的设计策略将加速镁金属电池的商业化。

图1. 结构表征

总之，作为一种满足完美晶格匹配的负极材料，单晶镁金属可以诱导均匀的镁沉积，而无需额外的结构和界面改性。然而，块状镁负极的不均匀剥离行为会导致后续的沉积不均匀，这仍严重威胁电池的安全。

为了解决上述问题，该工作采用了具有低晶格失配和高表面能的低成本3D亲镁主体（Ni(OH)₂@CC）。受益于Ni(OH)₂@CC优异的外延Mg沉积和抵抗不均匀剥离的能力，使用高负载Mo₆S₈正极的全电池表现出稳定的长循环性能。因此，该工作深入探讨了镁电池中无枝晶沉积行为引起的短路现象，并提出了一种行之有效的解决方案，为镁金属负极的实际应用指明了方向。

图2. 电池性能

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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