德国乌尔姆亥姆霍兹研究所Nat. Commun.: 双阳离子共插层改进可充电镁电池

为了满足当今社会日益增长的能源需求，需要低成本和可持续的能源存储系统。在这种情况下，基于金属负极（阳极）和多价离子穿梭的电池化学符合高能量密度的标准，并引起了研究人员的极大兴趣。 可充电镁电池（RMBs） 引 起了特别的关注， 其中镁金属作为负极由于其高容量 （3833 mAh L ⁻¹ ） 和 形成枝晶的低趋势 。然而，二价镁离子在 阴极 主体材料中的迁移性差，阻碍了竞争性可充 电镁电池的发展。

在此研 究中 ，作者探索了双阳离子共插层策略以减轻 TiS ₂ 材料中 Mg ²⁺ 的惰性。该策略包括 在双盐电解质中将M g ²⁺ 与Li ⁺ 或Na ⁺ 配对，以利用后者更快的迁移率 ，从而达到更好的电化学性能。实验和理论计算相结合，详细介绍了共插层 阳离子 电荷 载流子的电荷存储和氧化还原机制。 对比 评估表明， 双阳离子共插策略可以显著提高M g ²⁺ 的氧化还原活性 ，尽管伴随的单价离子的离子半径对策略的可行性起着至关重要的作用。 具体来说， 与Na ⁺ 相比， 在Ti S ₂ 中 与Li ⁺ 插层的M g ²⁺ 量显著增加 。原因是在前一种情况下没有相变，这使得M g ²⁺ 的储存 性能 得以改善。这项研究结果强调，双阳离子共插层策略是一种改进可充电镁电池电化学性能的替代方法，为多价电池应用开辟了丰富的先进 阴极材料的途径 。

图7 Ti S ₂ 的相和结构稳定性及其对共插层的影响

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