宾夕法尼亚州立大学开发电池界面增强分析技术 将数据分辨率提高50-100倍

盖世汽车讯 电池可以为电动汽车等供电，其性能取决于电极和电解质之间的界面。据外媒报道，宾夕法尼亚州立大学（Penn State）和行业研究人员开发出新方法，可以更高的分辨率来观察这种界面，并有望提高电池效率和寿命。

（图片来源：宾州大学）

电解质是在阳极和阴极之间传导离子的液体介质，使电流得以流动。电极-电解质界面是固体电极和液体电解质相遇的边界。该界面能够影响离子和溶剂分子的积累、消耗和转移电荷，在电池性能中起着关键作用。研究人员Jianwei Lai表示，了解这种界面行为，特别是双电层（EDL），对于设计更高效、更耐用的电池十分重要。“EDL控制离子迁移和电子传输，使电池中的电化学反应成为可能。它会直接影响电池的性能。”

然而，挑战在于这种电极-电解质双层存在于超微小的尺度上，并且是高度动态的，根据所施加的电压而改变结构。随着电压的变化，层中的离子和分子排列发生变化。电极-电解质层的变化会降低电池效率，减少电池储能，并缩短电池的寿命，比如离子卡在错误的位置，会使电流流动放缓，如同交通堵塞会减慢车速。Lai解释道：“EDL约为纳米级尺度，难以进行表征。而且其结构不是静态的，高度依赖于所施加电荷，因此直接对其进行研究极具挑战性。”  

以前，研究人员使用理论模型来了解EDL的结构。传统测量方法可以提供间接但不精确的线索，如伏安法、传统的电毛细管作用和电化学阻抗谱。Lai表示，当前电池系统更为复杂，因此这尤其成问题。这些电池使用复杂的盐溶液，以帮助电池储存和释放更多的能量。