Modeling and simulation of magnesium electrodeposition on TiO2 nanotubes for Mg-ion microbattery applications

Scientific Reports, 2026

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.1038/s41598-026-52374-1
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Nanostructured titanium dioxide (TiO 2 ) has gained recognition as a promising material for advanced microbattery electrodes, attributed to its high surface area and advantageous electrochemical properties. Nonetheless, the impact of electrode geometry and current microdistribution on surface degradation and ion transport remains inadequately understood. This study examines magnesium discharge behavior on TiO 2 nanotube (TiO 2 -NTs) substrates through a combined experimental and computational methodology. TiO 2 -NTs were synthesized and subjected to electrochemical characterization, and a two-dimensional COMSOL model was developed to simulate Mg 2+ discharge, incorporating variable nanotube length, mass transport, and reaction kinetics. The simulations demonstrated that nanotube geometry significantly influences current distribution, potentially leading to gap closure and a reduction in active surface area due to non-uniform Mg deposition. Enhanced diffusion coefficients and optimized reaction kinetics facilitated more uniform coverage, whereas deeper nanotubes presented greater challenges for effective ion transport. These findings highlight the critical importance of nano-architectural optimization in the design of high-performance Mg-ion microbatteries.