震惊！可能改变未来储能方式的高效电能存储

劳伦斯˙利弗摩尔（Lawrence Livermore，LLNL）国家实验室的科研人员已经确认了石墨碳电极在结构和键合方面受电荷诱导的变化。这一发现可能改变未来的储能方式。

这项研究可能有助于提高电池和超级电容器等电能存储系统的容量和效率，来满足日益增长的消费者、工业生产和绿色技术的要求。

未来技术要求能源储存系统有更大的储存容量，更快的充放电周期和更长的使用期。想在这些方面的进展就要求对储能过程从原子尺度到微米尺度有更全面的理解。由于这些复杂的过程会随着系统充电和放电发生显着变化，研究人员已经越来越多地关注如何探测到储能系统的内部运转。尽管通过计算手段研究在过去数十年里取得了很大进展，但是通过实验研究特别对于在储能材料中非常普遍的轻元素的研究仍然很具挑战性。

最近由一个LLNL带领的团队开发出一种新型X射线吸收光谱技术。该技术与模拟研究紧密结合来提供石墨超级电容器电极在充电电极-电解液界面的极化如何影响结构和成键的关键信息。

石墨超级电容器是探究界面现象的理想模型体系，因为石墨超级电容器化学稳定性相对较高，经过了广泛的实验和理论表征，同时技术上很吸引人。团队采用了其最新研发的3D纳米石墨（3D-NG）块体电极材料作为石墨材料研究模型。

“我们最新开发的X射线吸收光谱技术使我们可以探测到在石墨超级电容器操作过程中电场引起的复杂的电子结构的变化。分析这些变化可以得到在从放电过程中电极结构和键合的演变。” LLBL科学家Jonathan Lee如是说。他也是《先进材料》3月4日期刊封面文章的通讯作者。“在我们解读实验数据时，与独特的建模分析的结合为研究带电电极-电解液界面起到了至关重要的作用。”他补充道。

对于石墨稀超级电容器的电子结构可以通过电荷诱导电极-电解液相互作用控制的这一发现，无疑给更高效电化学储能体系的开发打开了新的窗户。此外，在研究过程中发展的实验和建模技术手段也可以立即应用于其他储能材料和技术的研究中。