Les chercheurs ont utilisé du zinc métallique à facettes cristallines orientées, soumis à un polissage physico-chimique de surface, minimisant ainsi l’énergie de surface et les défauts, permettant une croissance uniforme et horizontale du magnésium. Cela prévient la formation de dendrites et améliore la stabilité des batteries magnésium métalliques sans anode.

Les batteries métalliques sans anode éliminent l’anode préfabriquée, utilisant un collecteur de courant nu comme côté anode ; lors de la première charge, le magnésium se dépose à la cathode pour former la couche anodique, augmentant la densité énergétique. Cependant, ces batteries sont sujettes aux dendrites, affectant la capacité et la stabilité, avec un risque de court-circuit. Pour résoudre ce problème, l’équipe du professeur associé Hee-Dae Lim de l’Université Hanyang en Corée a proposé une stratégie orientée par facettes cristallines.

Le Dr Lim a expliqué : « Grâce à une stratégie cristallographique, nous utilisons un substrat de zinc à orientation de facettes polies physico-chimiquement pour contrôler le dépôt de magnésium. » L’équipe a choisi le zinc, dont la structure est similaire à celle du magnésium, comme métal de base, et l’a modifié pour exposer sélectivement la facette (002) thermodynamiquement stable, offrant un chemin pour une diffusion rapide et uniforme du magnésium. Par ailleurs, une feuille de zinc nue a été recuite thermiquement pour obtenir la facette (002), puis gravée par ions réactifs pour former une surface polie physico-chimiquement.

Dans les tests électrochimiques, la batterie magnésium complète sans anode utilisant le substrat de zinc traité (P-Zn(002)) a conservé 87,58 % de sa capacité initiale après plus de 900 cycles à une densité de courant élevée de 200 mA g⁻¹, surpassant largement les conditions typiques. Ces résultats montrent que le contrôle cristallographique contribue à une surface anodique stable, ouvrant la voie au développement de batteries magnésium métalliques sans anode pratiques.

Le Dr Lim a déclaré : « La plateforme de magnésium métallique orientée par facettes ouvrira la voie au développement de batteries magnésium métalliques de nouvelle génération à haute densité énergétique, d’une grande valeur pour les infrastructures de réseaux intelligents. »