Nghiên cứu 3D đạt được ‘Chén Thánh’ của giao diện pin thể rắn – lỏng

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Illinois Urbana-Champaign đã đạt được bước đột phá trong việc hiểu biết về các giao diện rắn–lỏng trong pin lithium kim loại bằng cách sử dụng kính hiển vi lực nguyên tử ba chiều (3D-AFM) để quan sát cấu trúc của các lớp điện đôi (EDLs) trên bề mặt điện cực không bằng phẳng và thực tế. Khác với các mô hình trước đây giả định các giao diện phẳng, nghiên cứu này đã tiết lộ rằng các EDL tái tổ chức động quanh các cụm bề mặt vi mô trong giai đoạn đầu của quá trình sạc pin. Các nhà nghiên cứu đã xác định ba mẫu phản ứng phổ quát của EDL—uốn cong, gãy và kết nối lại—chủ yếu được điều khiển bởi hình học vật lý của bề mặt điện cực thay vì hóa học cụ thể của chất điện giải. Phát hiện này, được công bố trên Tạp chí Khoa học của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, đã lấp đầy một khoảng trống kiến thức quan trọng trong lĩnh vực điện hóa bằng cách liên kết hình thái bề mặt ở cấp độ nano với hành vi của chất điện giải lỏng và cuối cùng là hiệu suất của pin. Khả năng quan sát trực tiếp và phân loại hành vi của EDL trên các bề mặt không đồng nhất không chỉ nâng cao hiểu biết cơ bản mà còn có ý nghĩa thực tiễn trong việc thiết kế các pin lithium nhanh hơn, bền hơn.