中国科学出版社 铝/霍普格平面模型电池示意图
信用:@科学中国出版社 表面和界面在储能装置中起着至关重要的作用，因此需要原位/操作方法来探测带电表面/界面
然而，常用的原位/操作表征技术，如x光衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、x光光谱学和地形学以及核磁共振(NMR)是基于电极或电解质的主体区域中的结构、电子和化学信息
包括电子光谱学和扫描探针显微术在内的表面科学方法可以提供关于固体表面上反应如何发生的丰富信息
但是复杂的表面科学方法在复杂的电化学系统中的应用仍然缺乏探索和挑战
主要原因是表面科学方法通常在超高真空(UHV)条件下进行，并且在具有开放和明确表面的模型结构上进行
在发表在《国家科学评论》上的一篇题为“操作表面科学方法揭示电荷存储电极中的表面效应”的新研究文章中，中国大连化学物理研究所(中科院)的科学家提出了一种应用操作表面科学方法探索电极表面区域电化学过程的新策略
汪超和付强等人
在平面铝/霍普格模型电池上成功地进行了多种操作表面科学表征，包括拉曼、XPS、原子力显微镜和扫描探针显微镜
超致密多层阴离子与阳离子一起嵌入石墨电极表面区域已经直接显现
操作拉曼测量
(b)和(C)分别是Al 2p和C 1s的Operando XPS结果
(4)插层氯离子和插层氮含量与插层铝含量的相关性
不同电位下嵌入铝和主体碳之间的原子比
显示理论值(虚线)和体积浓度(红绿星)以供参考
信用:@科学中国出版社 基于UHV兼容离子液体电解质和明确定义的电极，设计了一种由铝箔、HOPG薄片和离子液体电解质组成的平面铝/HOPG模型电池，用于以下操作表面分析
模型电池的电化学行为与真实电池相同
此外，插层离子在HOPG模型电极中的扩散长度可达毫米
因此，电化学过程可以在开放和清洁的电极表面上直接探测
在模型电池上获得了工作拉曼光谱
在充电之后，在表面区域中形成阶段-1石墨插层化合物(GIC)
除了石墨的拉曼信号之外，通过操作拉曼测量还首次发现了四氯化铝和电磁干扰+的共插层
随后，模型电池进行了进一步的研究
显示一组XPS Al 2p和C 1s核心级信号
电磁干扰离子的共插层得到了XPS的进一步证实，其与四氯化铝的化学计量比为4:5
首次提出了对AIB收费机制的定量描述
值得注意的是，表面区域的嵌入离子浓度(铝/碳1:1
7)在完全充电状态(2
45伏)比理论值(铝/碳1:24)高一个数量级
这些结果证明了表面区域中的超致密多层阴离子和阳离子
准原位拉曼、XPS、TOF-SIMS和原位XRD/AFM测量可以进一步证明表面区域中的这种独特的电化学过程
在表面区域和表面占主导地位的纳米厚度石墨电极中的电化学行为可以被描述为与体区域中的电池过程相反的插层过程
基于表面区域的超致密阴离子/阳离子插层模式，在真实的硬币型AIB中使用纳米厚度的石墨电极可以使容量加倍，这支持了基于模型器件的操作表征结果
深度相关充电机制示意图
信用:@科学中国出版社 基于对一个精心设计的铝/霍普格模型装置的操作表面科学分析，本文得出了AIB的深入而全面的充电机制
特别是，已经发现了可用于提高容量的明显的表面效应
这项工作提供了一个新的战略，使用操作表面科学方法来探索表面/界面过程中的能量储存系统，并强调了表面效应和表面科学方法在能量储存系统的关键作用
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