美国西北太平洋国家实验室Wu Xu团队报道了高性能锂电池掺镁金属锂阳极的建模与实验优化。相关研究成果近日发表于《德国应用化学》。
含镁量有限的锂(Li)—镁(Mg)合金，又称掺镁锂(Li-Mg)，被认为是高能量密度可充电锂金属电池的潜在替代阳极。然而，目前对Li-Mg阳极中Mg的最佳掺杂量及其改善性能的机理还不十分清楚。
该文用密度泛函理论计算了Li-Mg阳极中Mg含量的影响。Mg含量约为5wt.%Mg的Li-Mg(简称Li-Mg5)具有最低的Li吸收能，因此所有的表面积都能被Mg原子“控制”，导致Li在Mg中心周围的表面平滑而连续地沉积。局部高浓度电解液使Li-Mg5在4.4v高压下具有最佳的循环稳定性。这种电解液也有助于生成无机物丰富的固体电解质界面，从而在Li-Mg5表面形成光滑、致密和较少腐蚀的层。理论模拟和实验结果均表明，Li-Mg5具有最佳的Mg含量和最佳的电池循环性能。
研究工作也为确定最佳合金型锂金属阳极以提高高能量密度锂金属电池的长期循环稳定性提供了有效途径。
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