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加一層修飾，鎂負(fù)極不再怕鈍化 | NSR研究論文

2019-11-13 13:25:48 作者：國家科學(xué)評(píng)論來源：知社學(xué)術(shù)圈分享至：

天津大學(xué)羅加嚴(yán)教授與復(fù)旦大學(xué)夏永姚教授合作，利用一種簡易安全的化學(xué)法制備出錫基人工層修飾的金屬鎂負(fù)極。在SnCl2/DME溶液中，金屬鎂發(fā)生離子交換反應(yīng)而形成修飾層，在該修飾層中，Sn和Mg2Sn可作為Mg2+的快速離子通道，絕緣組分MgCl2/SnCl2則提供了必要的電勢(shì)梯度，避免鎂沉積在修飾層的表面。

Mg（TFSI）2/DME電解液中，Mg2+在具有快離子傳輸界面的金屬鎂負(fù)極表面的沉積示意圖。

該修飾層具有較低的界面電阻和離子傳輸活化能、較快的離子傳輸動(dòng)力學(xué)過程，以及循環(huán)過程中組成結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，在傳統(tǒng)醚類電解液體系下，修飾的鎂負(fù)極對(duì)稱電池在高達(dá)6 mA cm-2的電流密度下仍可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間有效循環(huán)（1400 h），沉積溶解過電勢(shì)（0.2 V）顯著降低。將該修飾負(fù)極與TiS2正極相匹配時(shí)，其循環(huán)穩(wěn)定性和質(zhì)量比容量均較未修飾的鎂負(fù)極有明顯改善。

未修飾（a）和修飾的（b）金屬鎂負(fù)極表面形貌、截面形貌（c）及Sn、Mg、Cl元素在截面上的分布（d、e、f）

修飾的金屬鎂對(duì)稱電池在6 mA cm-2條件下的長循環(huán)性能（g）；未修飾與修飾的金屬鎂負(fù)極與TiS2正極配對(duì)的全電池電化學(xué)性能（h），電流密度為10 mA g-1

該策略不僅可以實(shí)現(xiàn)金屬鎂在傳統(tǒng)電解液中的可逆沉積/溶解，還可作為一種普適方法激發(fā)更多關(guān)于原位/非原位合金或金屬保護(hù)層作用于鎂金屬電池的研究。相關(guān)研究以“Enabling Mg Metal Anodes Rechargeable in Conventional Electrolytesby Fast Ionic Transport Interphasep”為題發(fā)表于《國家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review，NSR）。天津大學(xué)研究生呂瑞景為論文第一作者，羅加嚴(yán)教授和夏永姚教授為通訊作者。

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