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原子级秘密:科学家首次揭示电池内部的微观世界

发布时间:2025-7-30 17:22    发布者:eechina
关键词: 电池 , 固液界面 , 电池内部
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


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