4 月 2 日訊息 據中國科學院網站，近日，中科院大連化物所等在電化學儲能過程原位線上（Operando）表介面表徵研究中取得進展，首次準確闡明鋁離子電池充電機制，並發現儲能電極存在的表面效應。

據介紹，理解二次離子電池和超級電容器等儲能過程亟須原位線上表徵，目前使用的技術包括 X - 射線衍射、X - 射線吸收譜、透射電鏡、核磁共振等都是研究電極和電解質體相資訊，而電化學儲能中的關鍵過程發生在電極和電解質的表面和介面區域，因此，發展原位線上電化學表介面表徵方法具有重要意義。

Langmuir、Ertl 等人建立起來的表面化學方法學能夠獲得固體表面結構和化學資訊，已在多相催化等領域中取得成功，但將這些技術應用到電化學過程的原位表介面表徵仍充滿挑戰。近年來，傅強團隊探索利用表面化學方法學來研究電化學表介面問題。該工作中，研究人員通過長期探索，構建出適合原位表面表徵的模型電池，設計了一系列相關的原位樣品池和樣品臺，實現了對鋁離子電池過程的多種線上表介面表徵，包括 XPS、AFM、SKPM、Raman、掠角 XRD 等。研究發現，充電過程中石墨電極表面區域陽離子（EMI+）與陰離子（AlCl4-）共插層嵌入到石墨層間，證實電極表面區域的插層離子超富集現象；基於電極過程的精準線上測量，研究人員首次給出鋁離子電池電極反應的定量描述，揭示儲能電極存在明顯的表面效應，利用該效應構建以超薄石墨為電極的電池器件實現了容量翻倍。

瞭解到，相關研究成果以 Operando Surface Science Methodology Reveals Surface Effect in Charge Storage Electrodes 為題，發表在《國家科學評論》（Natl. Sci. Rev.）上，並被選為封面論文。

▲大連化物所基於線上表介面表徵發現儲能電極的表面效應 | 圖源：中國科學院網站