大连化物所基于在线表界面表征发现储能电极的表面效应
理解二次离子电池和超级电容器等储能过程亟须原位在线表征，目前使用的技术包括X-射线衍射、X-射线吸收谱、透射电镜、核磁共振等都是研究电极和电解质体相信息，而电化学储能中的关键过程发生在电极和电解质的表面和界面区域，因此，发展原位在线电化学表界面表征方法具有重要意义。
Langmuir、Ertl等人建立起来的表面化学方法学能够获得固体表面结构和化学信息，已在多相催化等领域中取得成功，但将这些技术应用到电化学过程的原位表界面表征仍充满挑战。近年来，傅强团队探索利用表面化学方法学来研究电化学表界面问题。该工作中，研究人员通过长期探索，构建出适合原位表面表征的模型电池，设计了一系列相关的原位样品池和样品台，实现了对铝离子电池过程的多种在线表界面表征，包括XPS、AFM、SKPM、Raman、掠角XRD等。研究发现，充电过程中石墨电极表面区域阳离子(EMI+)与阴离子(AlCl4-)共插层嵌入到石墨层间，证实电极表面区域的插层离子超富集现象;基于电极过程的精准在线测量，研究人员首次给出铝离子电池电极反应的定量描述，揭示储能电极存在明显的表面效应，利用该效应构建以超薄石墨为电极的电池器件实现了容量翻倍。
相关研究成果以Operando Surface Science Methodology Reveals Surface Effect in Charge Storage Electrodes为题，发表在《国家科学评论》(Natl. Sci. Rev.)上，并被选为封面论文。大连化物所纳米与界面催化研究组2015级博士研究生王超为论文第一作者。研究工作得到国家自然科学基金科学中心和杰出青年基金、科学技术部重点研发、中科院战略性先导科技专项(B类)“能源化学转化的本质与调控”、两所融合基金等的支持。
