Essendo un candidato promettente per le attuali batterie agli ioni di litio, le batterie ricaricabili al magnesio hanno attirato grande attenzione grazie alle proprietà superiori degli anodi metallici di magnesio (Mg), come l'elevata capacità volumetrica (3.833 mAh/cm 3 ), risorse abbondanti, rispetto dell'ambiente e dendriti difficili da coltivare.
Sebbene alcuni studi abbiano riportato che la morfologia dei dendriti di Mg può essere osservata in condizioni di elettroplaccatura estreme, come utilizzando elettroliti di Mg limitati con bassa conduttività di ioni Mg e applicando una densità di corrente ultraelevata (10 mAh/cm 2 ), queste condizioni di prova sono chiaramente diverse dai requisiti pratici.
I ricercatori dell'Istituto di bioenergia e tecnologia dei bioprocessi di Qingdao dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) hanno scoperto che l'uso del pratico separatore di poliolefine provoca effettivamente il cortocircuito delle celle a bottone anche a bassa densità di corrente. Hanno stabilito un modello di crescita planare strato per strato per la soppressione dei cortocircuiti e hanno proposto la strategia di progettazione di un substrato magnesiofilo 3D per ottenere un comportamento planare di elettroplaccatura/stripping del Mg.
Lo studio è stato pubblicato su ACS Energy Letters il 4 dicembre.
Ampie prove hanno dimostrato che la crescita del Mg è uniforme e densa quando la densità di corrente è inferiore a 5 mAh/cm 2 . Tuttavia, utilizzando pratici separatori in poliolefina dallo spessore sottile, la carica e la scarica a bassa corrente possono causare cortocircuiti interni nelle celle a bottone.
I ricercatori hanno proposto il modello di crescita insulare per i depositi di Mg basato su test elettrochimici e osservazioni microscopiche della morfologia, che spiega ragionevolmente il comportamento anomalo di cortocircuito.
Regolando ulteriormente i parametri di disadattamento del reticolo e l'energia superficiale del substrato, si ottiene la crescita planare strato per strato dei depositi di Mg, risolvendo efficacemente il problema di cortocircuito anomalo di cui sopra.
I ricercatori hanno utilizzato un substrato 3D magnesiofilo (Ni(OH)2 @CC) con basso disadattamento reticolare ed elevate proprietà di energia superficiale come substrato di galvanoplastica, che non solo ha consentito il processo di galvanoplastica/spelatura reversibile, ma si è anche abbinato a un Mo6 ad alto carico S8 catodo (30 mg/cm 2 ).
Esplorando a fondo il fenomeno del cortocircuito causato dal comportamento anomalo della galvanica non dendritica negli RMB e proponendo soluzioni convalidate, questo lavoro fornisce un'importante forza trainante per l'applicazione pratica dell'anodo metallico Mg.
Ulteriori informazioni: Guixin Wang et al, Come ottenere un comportamento planare di galvanizzazione/spelatura dell'anodo metallico di magnesio per una pratica batteria al magnesio, ACS Energy Letters (2023). DOI:10.1021/acsenergylett.3c02058
Informazioni sul giornale: Lettere sull'energia ACS
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
