Enhancing Reversibility and Stability of Mg Metal Anodes: High‐Exposure (002) Facets and Nanosheet Arrays for Superior Mg Plating/Stripping

剥离(纤维) 纳米片 电镀(地质) 金属 材料科学 阳极 化学工程 化学 纳米技术 冶金 复合材料 电极 物理 地球物理学 工程类 物理化学
作者
Jingxuan Bi,Zhenkai Zhou,Junhui Li,Boxin Li,Xiaojie Sun,Yuhang Liu,Ke Wang,Guowei Gao,Zhuzhu Du,Wei Ai,Wei Huang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (37) 被引量:6
标识
DOI:10.1002/anie.202407770
摘要

Abstract Magnesium metal batteries (MMBs), recognized as promising contenders for post‐lithium battery technologies, face challenges such as uneven magnesium (Mg) plating and stripping behaviors, leading to uncontrollable dendrite growth and irreversible structural damage. Herein, we have developed a Mg foil featuring prominently exposed (002) facets and an architecture of nanosheet arrays (termed (002)‐Mg), created through a one‐step acid etching method. Specifically, the prominent exposure of Mg (002) facets, known for their inherently low surface and adsorption energies with Mg atoms, not only facilitates smooth nucleation and dense deposition but also significantly mitigates side reactions on the Mg anode. Moreover, the nanosheet arrays on the surface evenly distribute the electric field and Mg ion flux, enhancing Mg ion transfer kinetics. As a result, the fabricated (002)‐Mg electrodes exhibit unprecedented long‐cycle performance, lasting over 6000 h (>8 months) at a current density of 3 mA cm −2 for a capacity of 3 mAh cm −2 . Furthermore, the corresponding pouch cells equipped with various electrolytes and cathodes demonstrate remarkable capacity and cycling stability, highlighting the superior electrochemical compatibility of the (002)‐Mg electrode. This study provides new insights into the advancement of durable MMBs by modifying the crystal structure and morphology of Mg.
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