一组化学家找到了观察电池界面的方法——深藏在电池内部的紧密、复杂区域长期以来令电池设计师感到沮丧。
这将是电动的。
但是，多久呢？我们的社会能多快地最大化电气化的好处，取决于寻找更便宜、更高性能的电池——这一现实通过弗吉尼亚理工大学的新研究变得更近。
由冯林和路易斯·马德森领导的化学家团队找到了一种方法，可以观察电池界面，这些紧密、复杂的区域深埋在电池内部。研究结果于4月1日发表于《自然纳米技术》期刊。
“在这些界面上存在着重大的、长期的挑战，”化学研究生、研究的第一作者闵正基说。“我们一直在努力更好地控制这些埋藏的表面。”
团队成员偶然发现了一种新的成像技术，使他们能够窥视正在运行的电池内部。他们最初是研究一种新的电解质材料配方。
最佳电池电解质
电解质位于负极和正极之间，是携带充电粒子（称为离子）的填充物，往返充放电电池。
电解质由盐、溶剂和添加剂组成，可能有许多不同的组合。它们可以是液体、固体、类似凝胶的，甚至可以是多相的，这意味着材料可以根据条件从刚性转换为柔性。
但是，在哪种材料最适合衡量这种关键任务呢？
这是目前科学界一个重要的问题，它对开发高能量电池至关重要，这些电池具有更长的使用寿命，能够在极端温度下保持稳定——这些都是下一代电动汽车、电器和其他电池供电技术（如人工智能）的重要特性。
能源消失的去向
为了回答这个问题，林和马德森一直在研究一种叫做多相聚合物电解质的东西，它有潜力在相同尺寸的电池中存储更多的能量，同时比传统电池更安全、更便宜。
马德森的实验室在2015年发现了一种叫做分子离子复合物的多相电解质。马德森和林的研究小组一直在合作开发基于这种配方的锂和钠电池，并且在不断取得进展。
但是有几个警告：这些电池存在着奇怪的生长和不利行为，在电解质和电极结合的地方，即电池的百慕大三角区域，出现。
界面的洞察
为了捕捉造成这种无序界面行为的原因，闵在过去几年里多次前往布鲁克海文国家实验室。
布鲁克海文的温和能量X射线束线被广泛用于分析陨石和真菌等物体。但从未有人使用它来观察聚合物电解质。
研究人员发现的结果，结合其他成像技术的结果，让他们能够明确问题的来源：在电池循环过程中，部分建筑支撑系统降解，导致最终故障。
但这不仅仅是一个简单的诊断。
从现在开始，研究人员可以使用这种技术最终观察埋藏在界面中的复杂结构和化学反应。
“这是一项多家研究实验室之间的伟大合作，”作为利奥和梅尔瓦·哈里斯教授的林说道。“我们现在有了一个良好的机制图像，以指导我们更好地设计固体聚合物电池中的界面和相界面。”
