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2022-03-21
颗粒在线讯：电化学界面上的电容传统上可以分为两种不同的类型，一种是与电荷感应相关的非法拉第双电层电容，另一种是电荷转移相关的法拉第赝电容。然而，在大多数能源技术中，电化学界面不是平面的而是多孔和层状结构，因而表现出不同程度的电解质限域行为。近日，德国亥姆霍兹研究中心的Simon Fleischmann，法国保罗-撒巴蒂尔大学Patrice Simon和Yury Gogotsi，德国INM-Leibniz新材料研究所Volker Presser以及美国南加州大学Veronica Augustyn等对非理想电化学界面上的电容转变行为进行了详细研究。
本文要点：
1）文章对目前对多孔和层状材料中电化学电容和电荷储存的相关机制进行了分析讨论。作者首次提出可以通过考虑双层电容和法拉第夹层之间的连续性来调和关于电化学电容的不同观点。与严格地定义每个存储机制不同，作者假设可以通过增加电解质离子和载体之间的电荷转移来实现无缝过渡，这与离子解吸和限制的程度有关。
2）研究人员首先考虑了从二维平面上的电吸附到三维多孔碳电极上的电吸附。在这个转变过程中，随着电化学界面复杂度的增加，电极内部孔隙尺寸不断减小。研究人员们绘制了一个与多孔或层状材料平行的图，传统上认为这些材料与夹层离子能够进行完全的电荷转移。在这些材料中，部分溶剂化或溶剂存在于层间空间可以减少插层离子与宿主的相互作用，从而导致类似于特定电吸附或插层伪电容的现象。
文章链接：
Simon Fleischmann et al, Continuous transition from double-layer to Faradaic charge storage in confined electrolytes, Nature Energy, 2022
DOI: 10.1038/s41560-022-00993-z
https://www.nature.com/articles/s41560-022-00993-z
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