​南洋理工潘军/山大杨剑AFM：阳离子持久补充激活阴离子释放实现高性能双离子全电池

双离子电池作为锂离子电池最有前途的替代品之一，它在副反应方面面临严峻挑战，尤其是在负极。迄今为止，大多数报告都侧重于减少这些副反应。

在此，南洋理工大学潘军，山东大学杨剑等人以镁为例，提出了一种实现双离子电池稳定循环的新方法。在放电过程中，镁可被氧化成Mg²⁺，从而补充因副反应而损失的阳离子。同时，阴离子从石墨中释放出来，以维持电解质中的电荷平衡。此外，在循环过程中形成的Li₃Mg₇可促进锂的电镀/剥离。

因此，镁||石墨即使在没有预层析的情况下也能表现出很高的库仑效率（≈96.5%）和稳定的循环性能（在 2 C 下循环 1700 次后≈94.6%），远远优于铜||石墨和石墨||石墨。

图1. MD模拟

总之，镁箔的开发是为了通过镁的电化学氧化减轻 Li⁺ 损失造成的阳离子衰竭。新形成的 Mg²⁺ 能显著提高 DIB 中石墨释放阴离子的能力，从而提高可逆容量、循环稳定性和循环寿命。同时，镁会在循环过程中逐渐转化为 Li₃Mg₇，从而促进锂的剥离并提高能量密度。

结果显示，Mg||G 在 2 C 下循环 1700 次后，容量保持率达到 94.6%，远高于无负极锂金属电池、镁金属电池和双离子全电池。Mg||G 软包电池可为一个小型电风扇和 120 多个蓝色 LED 供电，这表明 Mg||G 电池在未来具有广阔的发展前景。更重要的是，这种基于”消耗和补充”的概念已成功应用于 K、Na 和 Ca。

图2. 电池性能

Durable Cation Replenishing to Activate Anion Releasing for Enhanced Electrochemical Performance of Dual-Ion Full Batteries，Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202310449