Die relativ schwierige Legierungsreaktion und die träge Diffusionskinetik von Anoden auf Sn-Basis schränken ihre praktischen Anwendungen in Magnesiumionenbatterien (MIBs) ein. Um mit diesen Dilemmata umzugehen, wurde eine allgemeine Strategie vorgeschlagen, um die elektrochemische Reaktivität und Leistung von Sn-basierten Anoden für die Mg-Speicherung durch die Einführung der zweiten Phase und Phasengrenze zu regulieren.
Die zweiphasigen Sn-Al-, Sn-Pb- und Sn-ZnO-Filme wurden weiter durch Magnetron-Co-Sputtern hergestellt. Am Beispiel von Sn-Al wurde gezeigt, dass die Einführung von Al die elektrochemische Reaktion von Sn mit Mg entweder im Nanomaßstab oder im Volumen effektiv stimulieren kann, indem Experimente mit Berechnungen der Dichtefunktionaltheorie kombiniert werden. Insbesondere die gerollte Sn-Al-Elektrode weist eine überlegene Langzeitstabilität über 5000 Zyklen auf.
Zusätzlich wurde der Mg-Speichermechanismus der Sn-Al-Elektrode durch Operando-Röntgenbeugung untersucht. Die Sn-Al-Anoden zeigen auch eine gute Kompatibilität mit einfachen Mg-Salz-basierten Elektrolyten wie Mg(TFSI)2 in Vollzellen. Noch wichtiger ist, dass nachgewiesen wurde, dass die Aktivierungswirkung der zweiten Phase und der Phasengrenze zu Sn auch auf Pb und ZnO anwendbar ist. Diese Ergebnisse können eine günstige Referenz für die Entwicklung von Anoden vom Legierungstyp für MIBs darstellen.
Diese Studie wurde von Prof. Zhonghua Zhang (School of Materials Science and Engineering, Shandong University) geleitet. Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht Wissenschaft China Chemie.
Meijia Song et al, Phasengrenzenregulierung zur Steigerung der elektrochemischen Reaktivität von Zinn-basierten Anoden für Magnesium-Ionen-Batterien, Wissenschaft China Chemie (2022). DOI: 10.1007/s11426-022-1293-2