雷丹妮教授、王成新教授团队在高能量密度镁金属电池领域取得进展

       镁金属因储量丰富、体积能量密度高及易加工等显著优势，被视为构建高能量、高安全电池体系的潜在负极材料。然而，目前镁金属电池的能量密度难以突破100 Wh kg-1，无法满足商业需求。为了实现高能量密度，正极材料往往需要高载量设计，这对镁金属负极的沉积动力学提出了极高要求。然而，镁离子固有的高电荷密度和强溶剂化作用导致其沉积反应动力学缓慢且不均匀，易引发枝晶生长，进而引发电池短路和循环寿命衰减。

       近日，中山大学材料科学与工程学院雷丹妮教授、王成新教授团队依托前期在金属电池体系的研究积累（Nature Communications, 2022, 13, 1297；Advanced Science, 2023, 10, 2205108；Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202506662；National Science Review, 2025, 12, nwaf182; National Science Review, 2025, 12, nwaf427等），针对上述关键科学问题，通过一步快速浸渍反应法在镁金属负极上构建了一种纳米片网络，确保成核位点分布、镁离子通量和界面的空间均匀性，促进镁离子的均匀沉积。开创性地引入“限域指数”定量描述纳米片网络对镁离子沉积的调控能力。改性后的镁负极表现出优异的稳定性，在5 mA cm-2/5 mAh cm-2苛刻条件下实现超过500 h的可逆沉积/剥离。暴露于空气中5天后，其循环性能未出现衰减，展现出卓越的空气稳定性。匹配高负载Mo6S8正极（17.4 mg cm-2）的扣式全电池在3000次循环中表现出显著的循环稳定性，相对应的大尺寸软包电池可稳定循环超过600次。匹配高载量Cu2-xSe正极（41.67 mg cm-2）的软包电池的能量密度高达143.74 Wh kg-1，远超当前文献报道的水平。该改性镁负极所展现出的优异电化学性能（图1）及可行的规模化制备策略（图2），充分证实了其在实际储能器件中的应用潜力。

       该工作于2026年1月7日以“Nanoconfined Deposition Enables High‐Energy‐Density Mg Metal Batteries”为题，在线发表在期刊Advanced Materials上(https://doi.org/10.1002/adma.202520754）。我院项炳南（2023级硕士生）为论文第一作者，王成新教授及其团队雷丹妮教授为共同通讯作者。中山大学材料科学与工程学院为论文唯一完成单位。该研究工作得到国家自然科学基金以及中山大学测试中心的大力支持。

图1 (a, b)改性FB-Mg负极限域作用机理 (c)限域指数与寿命关系图及(d-f)软包电池的能量密度。

图2 (a)采用一步快速浸渍反应法制备大尺寸FB-Mg负极的示意图 (b)大尺寸FB-Mg负极的实物图 (c)Bare Mg和FB-Mg负极的XRD图谱 (d) FB-Mg负极的SEM图片(e)FB-Mg负极的选取电子衍射(f)FB-Mg负极的F1s和(g)Mg1s XPS图谱(h)FB-Mg的负离子映射。

初审：袁湛楠

审核：田雪林、许俊卿

审核发表：李伯军