本网消息近日，我校人工智能威廉体育williamhill智能计算基础研究创新团队陈兰丽教授和河北科技大学崔世强博士与张江江博士联合攻关，在可充镁金属负极界面调控领域取得突破性进展，相关研究成果以Electronic-structure regulation of magnesium deposition at a SiOC/Sn crystal-amorphous heterointerface为题，发表于国际期刊Chemical Engineering Journal, 544 (2026)179207。
本工作采用DFT理论计算与多维度实验表征相结合的研究思路，理论与实验互为支撑、缺一不可，共同阐明SiOC/Sn晶态/非晶异质界面调控镁沉积的内在机制。在理论层面，研究搭建体系化密度泛函理论分析框架，从原子电子尺度开展定量模拟：通过镁吸附能计算对比Cu、纯SiOC、SiOC/Sn基底的镁亲和能力，证实Sn掺杂可将镁吸附能提升；借助电荷差分密度、电子局域函数与态密度解析界面电荷重分布与轨道耦合效应，揭示Mg-Sn间连续电子传输通道的形成机制；精准量化镁原子表面迁移、团簇迁移势垒，模拟镁团簇热力学稳定性，从吸附、电子耦合、扩散、成核演化全链条证明，SiOC/Sn异质界面能够扭转镁生长路径，由三维团聚转变为二维平铺沉积，从底层电子机理给出材料设计的核心依据。在实验层面，依据理论预判开发原位碳化工艺制SiOC/Sn复合载体，依托多种表征手段，直观验证纳米晶Sn均匀限域于无定形SiOC基体、大量异质界面稳定存在的微观结构；结合原位光学显微镜与非原位SEM可视化观测不同基底镁沉积全过程，直观印证理论预测的形貌差异；系统开展CV、EIS、恒流充放电、对称电池长循环、宽温测试及全电池测试，得到58 mV低成核过电位、99.3%高库伦效率、520 h稳定循环、-20 ℃至60 ℃稳定工作、200圈长效全电池容量等关键性能数据，并设置连续Sn/Cu对照实验验证理论提出的“Sn纳米晶空间限域”必要性。该工作结合理论计算与实验验证研究手段，以密度泛函理论从原子电子尺度揭示内在机理、定向指导材料设计；依托完备的材料表征、原位形貌观测、多维度电化学测试完成现象佐证、性能量化与应用落地，实现从材料合成到理论验证完整的研究路径，为解决镁金属负极不均匀沉积难题提供兼具理论深度与实用价值的全新策略。
本论文第一作者为河北科技大学崔世强博士和威廉体育williamhill陈兰丽教授联合培养的硕士研究生苗俊仟，通讯作者为河北科技大学崔世强博士、张江江博士和我校陈兰丽教授。 （通讯员 魏洁）
据悉，Chemical Engineering Journal由国际知名出版商Elsevier于1996年创办，是化学工程、能源材料、环境工程领域公认的国际权威顶刊，长期稳居JCR Q1、中科院1区TOP期刊，2025年最新影响因子13.2。
