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電化學電池（如常見的電池）是融合化學、物理、材料科學與電子學的復雜技術，不僅為智能手機、電動汽車等提供動力，更是科學探索的重要領域。近期，美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的研究團隊取得突破，首次揭示了電池固液界面的關鍵特性——液體電解質的非均勻性。相關成果發表于《美國國家科學院院刊》（PNAS）。 傳統觀點認為，電池中的固液界面是均勻的，但實際觀測發現，界面處的“電氣雙層”（EDLs）結構會因固體表面的化學沉積而呈現出復雜變化。研究人員利用三維原子力顯微鏡，首次觀測到表面團簇周圍EDLs的分子排列規律。這些團簇在電池充電初期形成，直接影響電池性能。 研究發現，EDLs會以三種模式響應表面團簇：1. 彎曲：層狀結構環繞團簇變形；2. 斷裂：部分層脫離并形成新中間層；3. 重連：團簇上方的EDL層與鄰近層錯位連接。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性質，為預測不同電池體系的界面行為提供了新思路。 該研究填補了電化學領域的認知空白，不僅對優化電池設計具有重要意義，還可能推動教科書內容的更新。團隊表示，未來將進一步探索EDLs在更復雜體系中的行為，為下一代電池技術奠定科學基礎。 《每日科學》網站（www.sciencedaily.com） |
