|
電化學(xué)電池（如常見的電池）是融合化學(xué)、物理、材料科學(xué)與電子學(xué)的復(fù)雜技術(shù)，不僅為智能手機(jī)、電動(dòng)汽車等提供動(dòng)力，更是科學(xué)探索的重要領(lǐng)域。近期，美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究團(tuán)隊(duì)取得突破，首次揭示了電池固液界面的關(guān)鍵特性——液體電解質(zhì)的非均勻性。相關(guān)成果發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）。 傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，電池中的固液界面是均勻的，但實(shí)際觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，界面處的“電氣雙層”（EDLs）結(jié)構(gòu)會(huì)因固體表面的化學(xué)沉積而呈現(xiàn)出復(fù)雜變化。研究人員利用三維原子力顯微鏡，首次觀測(cè)到表面團(tuán)簇周圍EDLs的分子排列規(guī)律。這些團(tuán)簇在電池充電初期形成，直接影響電池性能。 研究發(fā)現(xiàn)，EDLs會(huì)以三種模式響應(yīng)表面團(tuán)簇：1. 彎曲：層狀結(jié)構(gòu)環(huán)繞團(tuán)簇變形；2. 斷裂：部分層脫離并形成新中間層；3. 重連：團(tuán)簇上方的EDL層與鄰近層錯(cuò)位連接。這些模式具有普適性，主要取決于液體分子的尺寸而非化學(xué)性質(zhì)，為預(yù)測(cè)不同電池體系的界面行為提供了新思路。 該研究填補(bǔ)了電化學(xué)領(lǐng)域的認(rèn)知空白，不僅對(duì)優(yōu)化電池設(shè)計(jì)具有重要意義，還可能推動(dòng)教科書內(nèi)容的更新。團(tuán)隊(duì)表示，未來將進(jìn)一步探索EDLs在更復(fù)雜體系中的行為，為下一代電池技術(shù)奠定科學(xué)基礎(chǔ)。 《每日科學(xué)》網(wǎng)站（www.sciencedaily.com） |
