乔世璋Angew：通过光谱学和从头算模拟揭示介孔铋中的镁储存机理

Nanoyu

2020-08-13

铋是一种极有效的镁金属负极替代材料，可以与具有高氧化稳定性的非腐蚀性镁电解质匹配，因此有望用于镁离子电池（MIBs）的高压正极材料。因此深入了解铋中Mg的储存机理对于开发提高MIBs电化学性能的可靠方法至关重要。

有鉴于此，澳大利亚阿德莱德大学乔世璋教授报道了利用介孔铋纳米片作为模型来研究Mg/Bi体系的电荷存储机制。

文章要点

1）通过基于同步加速器的操作X射线衍射，近边缘X射线吸收精细结构和拉曼光谱相结合的系统光谱学研究，首次揭示了Bi↔MgBi↔Mg3Bi2的可逆两步合金化反应机理。

2）从头算模拟方法揭示了MgBi中间体的形成，并证实了其高电导率。同时该中间体可以显著缓冲巨大体积膨胀（204%），并调节镁的储存动力学。

3）实验结果表明，将介孔铋纳米片作为镁电荷储存机理的材料，有效地减缓了体积膨胀，在无锂电解质中具有优异的电化学性能。

研究结果将有助于对MIBs机理的理解，并促进材料设计。

Xin Xu, et al, Revealing the Magnesium Storage Mechanism in Mesoporous Bismuth via Spectroscopy and Ab Initio Simulation, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI：10.1002/anie.202009528

https://doi.org/10.1002/anie.202009528