镁（Mg）电沉积的不均匀分布已成为镁金属电池发展的主要障碍。
近日，青岛科技大学李桂村教授，中科院青岛能源所崔光磊研究员报道了提出了一种用于3D亲Mg主体的综合设计矩阵策略，它通过均匀电流分布、几何约束和化学吸附相互作用的协同耦合来调节均匀的Mg电沉积。作为概念验证，研究人员在碳布上开发了一种垂直排列的掺氮和掺氧碳纳米纤维阵列（记为“VNCA@C”）。
文章要点
1）均匀排列的短纳米阵列结构有助于均匀表面电流密度，而这种3D主体中的微通道由于其几何限制效应使得Mg优先成核。此外，第一性原理计算结果表明，氮/氧掺杂的碳物种对Mg原子表现出很强的化学吸附作用，提供了优先成核位。
2）电化学分析揭示了Mg金属独特但高度可逆的微通道填充生长行为，这使得精心设计的VNCA@C主体在10.0 mA cm−2电流密度下的成核过电位低至429 mV，在10.0 mA cm−2的大电流密度下延长了镀镁/剥离循环寿命（110个循环）。
这项工作为用于高能电池潜在应用的金属负极（如锂和锌）的主体设计提供了详细的指导。
参考文献
Zihao Song, et al, Uniform Magnesium Electrodeposition via Synergistic Coupling of Current Homogenization, Geometric Confinement, and Chemisorption Effect, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202100224
https://doi.org/10.1002/adma.202100224
