近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)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(jìn)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(dòng)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(jìn)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(guó)華盛頓大學(xué)博士生黃博遠(yuǎn)、湘潭大學(xué)博士生李?yuàn)W林為共同第一作者，深圳先進(jìn)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(yùn)牙、謝淑紅為共同通訊作者。

雙離子電池具有高工作電壓、長(zhǎng)循環(huán)壽命、安全、低成本等優(yōu)勢(shì)，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(shí)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(jìng)爭(zhēng)的微觀電化學(xué)過程。

基于此，團(tuán)隊(duì)采用具有電化學(xué)活性的浮法玻璃作為雙離子微觀動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)象，利用電化學(xué)應(yīng)變顯微技術(shù)（ESM）對(duì)其進(jìn)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(dòng)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(jìng)爭(zhēng)的微觀機(jī)制。同時(shí)結(jié)合相場(chǎng)模擬，定量測(cè)量了微觀鈉離子擴(kuò)散系數(shù)和活化能，并與宏觀測(cè)試結(jié)果一致。該方法不僅能運(yùn)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃納米科技重點(diǎn)專項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金儀器研制項(xiàng)目的資助。

Vegard電化學(xué)應(yīng)變和電化學(xué)偶極矩相互競(jìng)爭(zhēng)的微觀機(jī)制