含有限Mg含量的锂（Li）-镁（Mg）合金又称Mg掺杂的Li（Li-Mg），被认为是一种潜在的可用于高能量密度锂金属可充电电池的负极材料。然而，关于Li-Mg负极中Mg的最佳掺杂量及其改善性能的机理目前还不是很清楚。

近日，美国太平洋西北国家实验室许武教授报道了采用密度泛函理论（DFT）计算方法研究了Li-Mg负极中Mg含量的影响。

文章要点

1）研究发现，Mg含量在5wt%左右的Li-Mg（Li-Mg5）具有最低的Li吸收能，因此所有的表面积都可以被Mg原子“控制”，从而使Li在Mg中心周围的表面上平稳而连续地沉积。

2）局域高浓电解质（LHCEs）使Li-Mg5在4.4 V高压下表现出最佳的循环稳定性，在高负荷负极和贫电解液的锂金属电池中表现出最佳的循环稳定性，接近实际应用的要求。这种电解质还有助于生成富含无机的固体电解质界面，从而在Li-Mg5表面形成光滑、致密和较少的腐蚀层。

理论计算和实验结果都证明了Li-Mg5具有最佳的Mg含量和最佳的电池循环性能。同时，研究工作也为寻找最佳的合金型锂金属负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的途径。

参考文献

Peiyuan Gao, et al, Optimization of Magnesium-Doped Lithium Metal Anode for High Performance Lithium Metal Batteries through Modeling and Experiment, Angew. Chem. Int. Ed. 2021

DOI: 10.1002/anie.202103344

https://doi.org/10.1002/anie.202103344