近日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院醫(yī)工所納米調(diào)控與生物力學(xué)研究中心在納米尺度電化學(xué)性能表征領(lǐng)域取得新進展。相關(guān)成果以Resolvinglocaldynamicsofdualionsatthenanoscaleinelectrochemicallyactivematerials（《揭示電化學(xué)活性材料在納米尺度的局域雙離子動力學(xué)特性》）為題發(fā)表在能源期刊NanoEnergy（《納米能源》）上。深圳先進院納米調(diào)控與生物力學(xué)研究中心客座博士生余俊熹為論文第一作者，美國華盛頓大學(xué)博士生黃博遠、湘潭大學(xué)博士生李奧林為共同第一作者，深圳先進院納米調(diào)控中心主任李江宇為通訊作者，湘潭大學(xué)教授劉運牙、謝淑紅為共同通訊作者。

雙離子電池具有高工作電壓、長循環(huán)壽命、安全、低成本等優(yōu)勢，近年來受到廣泛關(guān)注，與傳統(tǒng)的單離子電池（鋰/鈉離子電池）相比，雙離子電池體系中陰離子和陽離子同時參與反應(yīng)，反應(yīng)過程更為復(fù)雜，為了充分發(fā)揮雙離子電池的潛力，需要深入理解納米尺度陰離子和陽離子相互競爭的微觀電化學(xué)過程。

基于此，團隊采用具有電化學(xué)活性的浮法玻璃作為雙離子微觀動力學(xué)的研究對象，利用電化學(xué)應(yīng)變顯微技術(shù)（ESM）對其進行了納米尺度電化學(xué)性能表征，并通過有趣的離子弛豫動力學(xué)曲線，揭示了雙離子體系中存在Vegard電化學(xué)應(yīng)變（Vegardstrain）和電化學(xué)偶極矩（electrochemicaldipoles）相互競爭的微觀機制。同時結(jié)合相場模擬，定量測量了微觀鈉離子擴散系數(shù)和活化能，并與宏觀測試結(jié)果一致。該方法不僅能運用于雙離子電池中，在鹵化鈣鈦礦太陽能電池、功能氧化物中也具有廣泛的應(yīng)用前景。

上述工作得到國家重點研發(fā)計劃納米科技重點專項和國家自然科學(xué)基金儀器研制項目的資助。

Vegard電化學(xué)應(yīng)變和電化學(xué)偶極矩相互競爭的微觀機制