原子级秘密：科学家首次揭示电池内部的微观世界

电化学电池（如常见的电池）是融合化学、物理、材料科学与电子学的复杂技术，不仅为智能手机、电动汽车等提供动力，更是科学探索的重要领域。近期，美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究团队取得突破，首次揭示了电池固液界面的关键特性——液体电解质的非均匀性。相关成果发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）。

传统观点认为，电池中的固液界面是均匀的，但实际观测发现，界面处的“电气双层”（EDLs）结构会因固体表面的化学沉积而呈现出复杂变化。研究人员利用三维原子力显微镜，首次观测到表面团簇周围EDLs的分子排列规律。这些团簇在电池充电初期形成，直接影响电池性能。

研究发现，EDLs会以三种模式响应表面团簇：1. 弯曲：层状结构环绕团簇变形；2. 断裂：部分层脱离并形成新中间层；3. 重连：团簇上方的EDL层与邻近层错位连接。这些模式具有普适性，主要取决于液体分子的尺寸而非化学性质，为预测不同电池体系的界面行为提供了新思路。

该研究填补了电化学领域的认知空白，不仅对优化电池设计具有重要意义，还可能推动教科书内容的更新。团队表示，未来将进一步探索EDLs在更复杂体系中的行为，为下一代电池技术奠定科学基础。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）