Som en lovande kandidat till nuvarande litiumjonbatterier har uppladdningsbara magnesiumbatterier väckt stor uppmärksamhet på grund av de överlägsna egenskaperna hos magnesium (Mg) metallanoder, såsom hög volymetrisk kapacitet (3 833 mAh/cm 3 ), rikliga resurser, miljövänlighet och svårodlade dendriter.
Även om vissa studier har rapporterat att morfologin hos Mg-dendriter kan observeras under extrema galvaniseringsförhållanden, som att använda de begränsade Mg-elektrolyterna med låg Mg-jonkonduktivitet och applicera ultrahög strömtäthet (10 mAh/cm 2 2 ), skiljer sig dessa testförhållanden klart från praktiska krav.
Forskare från Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) har upptäckt att användningen av den praktiska polyolefinseparatorn verkligen orsakar kortslutning av myntceller även vid låg strömtäthet. De har etablerat en skikt-för-skikt-planär tillväxtmodell för kortslutningsundertryckning, och föreslagit designstrategin för ett 3D-magnesiofilt substrat för att uppnå plan Mg-elektroplätering/strippningsbeteende.
Studien publicerades i ACS Energy Letters den 4 december.
Gott om bevis har visat att Mg-tillväxten är enhetlig och tät när strömtätheten är under 5 mAh/cm 2 . Användning av praktiska polyolefinseparatorer med den tunna tjockleken kan dock laddning och urladdning med låg ström orsaka intern kortslutning i myntceller.
Forskarna har föreslagit en ö-tillväxtmodell för Mg-avlagringar baserat på elektrokemiska tester och mikroskopisk morfologiobservation, vilket rimligtvis förklarar det onormala kortslutningsbeteendet.
Genom att ytterligare justera parametrarna för gittermissanpassning och substratets ytenergi uppnås den plana skikt-för-skikt-tillväxten av Mg-avlagringar, vilket effektivt löser ovanstående onormala kortslutningsproblem.
Forskarna använde ett magnesiofilt 3D-substrat (Ni(OH)2 @CC) med låg gallermissanpassning och hög ytenergiegenskaper som ett elektropläteringssubstrat, vilket inte bara möjliggjorde den reversibla galvaniserings-/stripping-processen, utan även matchade med en höglast Mo6 S8 katod (30 mg/cm 2 ).
Genom att noggrant utforska kortslutningsfenomenet som orsakas av onormalt icke-dendritisk galvaniseringsbeteende i RMB och föreslå validerade lösningar, ger detta arbete en viktig drivkraft för den praktiska tillämpningen av Mg-metallanod.
Mer information: Guixin Wang et al, Achieving Planar Electroplating/Stripping Behaviour of Magnesium Metal Anode for a Practical Magnesium Battery, ACS Energy Letters (2023). DOI:10.1021/acsenergylett.3c02058
Journalinformation: ACS Energy Letters
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
