微合金化工程Mg-Gd-Mn负极：协同实现晶粒细化和非基面纹理结构，打造长寿命且无枝晶的镁电池

《Advanced Functional Materials》：Micro-Alloying Engineered Mg-Gd-Mn Negative Electrode With Synergistic Grain Refinement and Non-Basal Texturing for Long-Life and Dendrite-Free Magnesium Batteries

镁合金负极通过Gd和Mn协同合金化调控微观结构，显著提升循环寿命和容量。研究显示三元Mg-Gd-Mn合金电极晶界钉扎效应与晶格畸变协同作用，细化晶粒并促进异质成核，实现超4000小时高电流密度稳定充放电及4200次循环高容量全电池性能。

　　

摘要

镁金属负极的非均匀镀层/剥离行为以及伴随的副反应对实现可充电镁电池的长期稳定性构成了重大挑战，严重限制了其在储能系统中的实际应用。本研究提出了一种协同微合金化策略，通过添加Gd和Mn来制备新型三元Mg-Gd-Mn合金负极，显著提升了其电化学性能。Gd/Mn共添加引起的固溶体和晶界钉扎效应导致晶格结构发生显著畸变，有效细化了晶粒，并减少了非基面取向的晶粒。这种独特的微观结构增强了Mg²⁺的扩散动力学，加速了镁的均匀溶解，并实现了空间均匀的成核沉积。因此，微合金化的Mg-Gd-Mn负极表现出高度可逆的镀层/剥离行为，在对称电池中循环稳定性超过4000小时，高电流密度下的累计面积容量达到1.6 Ah cm^?2。Mg-Gd-Mn||Mo₆S₈全电池具有优异的比容量（1 C时为70.11 mAh g^?1）和超长循环稳定性（5 C时为4200次循环）。本研究提出了一种新的多元素协同合金化策略，用于合理设计高性能镁负极，强调了微观结构和晶体工程在释放镁金属负极实际潜力方面的关键作用。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。