微觀可視化顯示了電池電池部分中如何形成雙層的電氣雙層

電化學細胞是電池，作為一個著名的例子，是結合化學，物理，材料科學和電子產品的複雜技術。從智能手機到電動汽車，它們不僅僅是能源，它們仍然是科學研究的強大動力，它試圖完全了解它們在分子水平上的結構和進化。

由Urbana-Shampein University Granger工程學院的材料科學與工程學教授Jinja Zhang領導的團隊完成了對電化學細胞的廣泛認可但經常傳播方面的首次研究：流體在細胞中強度界面的不均勻性。

像研究人員一樣 報告 v 國家科學院論文集顯微鏡可視化表明，這些稱為電的雙層（EDL）的相間結構傾向於以特定的構型組織，以響應固體表面上的化學沉澱。紙被稱為“起源於固體生活界面，並伴隨著電動雙層的重新配置”。

張研究小組的研究生Qian AI說：“有一種傾向於考慮電池作為電池的技術實用性，但仍然有許多科學能為技術應用提供依據。”

“在我們的工作中，我們使用原子能的3D顯微鏡仔細研究了EDL，這是一種旨在感覺到小力的技術。我們首次觀察到表面簇周圍的異質EDL的分子結構。”

電化學細胞利用液體電解質內移動電荷的優勢維持電位不平衡，從而導致兩個端子之間的電壓差。

對這些系統的最早研究揭示了EDL在液體電解質和固體導體之間的截面邊界上存在，從而介導了電壓的差異。它們由在截面邊界處的納米厚度的層層的層中進行自組織。

過去的工作表明，電池中具有固體液體的界面是異質的，表明了空間變化的化學成分和形態，有時會形成表面簇。

然而，這些嘗試研究和建模的電化學細胞僅專注於具有平坦和均勻表面的模型系統的嘗試。結果是知識的差距可以阻止我們對電化學細胞和電池技術的理解。

為了探索異質界面，該團隊使用了3D原子力量，該技術旨在感覺到小力量。這種方法使他們能夠將EDL中的異質性與表面簇相關聯，即在充電電池的初始階段出現的結構。

根據數據，研究人員在EDL中提出了三個主要答案：“彎曲”，其中各層通過可見的，在集群周圍尖叫。 “破裂”，其中部分斷開以形成新的中間層；以及群集上的EDL層與相鄰層連接的“團聚”，並在層室中的位移。

“這三個模板非常普遍，” AI說。 “這些結構主要與流體分子的最終大小相關，而不是它們的特定化學作用。我們必須能夠根據其他系統的固體表面的形態來預測流體的結構。”

將來，研究人員期待擴大他們的結論。

張說：“這是創新的。” “我們決定了EDL的現實，異質的電化學系統，這是電化學領域的神聖墳墓。除了技術領域的實際後果外，我們還開始在電化學教科書中開發新的章節。”