研究人员观察离子液体在离子液体-电极界面的行为

研究人员正在逐步分析在超级电容器、电池和晶体管中使用离子液体的可能性。离子液体是由带负电荷的分子(或负离子)和带正电荷的分子(或阳离子)整合而成的盐。

在相对较低的温度下，即低于环境温度，这些盐存在于液态中。离子液体的独特化学和物理特性 - 例如低易燃性和挥发性，良好的离子导电性和高热稳定性 - 使它们非常适合这些应用。然而，有成千上万的离子液体，并且对这些液体与电极的通电表面的相互作用没有明确的知识。因此，选择特定应用的合适的离子液体是具有挑战性的。

目前，美国能源部的研究人员（DOE）布鲁克海文国家实验室开发了一种新技术，用于实时检测当电极施加不同电压时，这种液体中的离子移动和重新排列的方式。该技术已在该杂志网络版的一篇论文中进行了报道先进材料欧洲杯足球竞彩，于2017年5月12日发布。

当离子液体电解质与电极接触时，特殊结构包括在该界面处的交替的阳离子和阴离子（EDL）-Forms。但是跟踪EDL的实时演变，在电池中发生电化学反应，是困难的，因为它非常薄（仅少数几纳米厚）并被离子液体的块状部分埋地。

Wattaka Sitaputra，科学家，功能纳米材料中心，布鲁克海文中心欧洲杯足球竞彩

迄今为止，研究人员只能通过光谱和微观方法观察初始和最终EDL结构。然而，难以观察中间结构。为了观察EDL的结构变化和离子的运动在施加电极期间，Brookhaven研究人员采用了一种称为光曝光电子显微镜（PEEM）的成像方法。在该方法中，能量源用于激发加速到电子显微镜中的表面电子。表面电子通过放大镜并投影到检测器上。检测器记录从表面反射的电子。通过光曝光信号强度中的局部差异形成表面的对比度图像。这里，研究人员使用紫外线来激发在研究人员中的离子液体（称为emmim TFSI）的表面上搅拌的电子作为薄膜，而是由它们制造的两个金电极。

成像整个表面，包括电极和它们之间的空间，允许我们不仅研究了离子液体 - 电极界面结构的演变，而且还可以在改变系统的各种条件的同时探测两个电极。

Jerzy（Jurek）Sadowski，科学家，CFN

在初步分析中，研究人员改变了施加到电极的电压，离子液体膜的厚度以及系统的温度。它们同时进行了这些变化，同时观察了光电强度的变化。

研究人员发现，在这种离子液体中，通常会以棋盘式的方式分层的离子，会根据施加的电压的符号和大小自行移动和配置。阴离子向带正电荷的电极移动，而阳离子则向带负电荷的电极移动。

当两个电极之间的电位增加时，在偏置电极处累积非常致密的阴离子层或阳离子，从而阻止相同电荷的进一步离子积聚在那里（即，过度拥挤）并最小化离子迁移率。

研究人员还发现，在较厚的薄膜中，更多的反逆离子在偏置电极上积聚。

对于非常薄的薄膜，可用于重排的离子数量小，因此EDL层可能无法形成。在较厚的薄膜中，可以使用更多离子，并且它们具有更多的空间来移动。他们急于界面，然后在过度拥挤以形成更稳定的结构时分散散装。

Wattaka Sitaputra,科学家,功能纳米材料中心，欧洲杯足球竞彩布鲁克汉语

该团队通过将较厚的膜冷却至离子几乎停止移动的点，该团队另外研究了移动性在重新配置过程中的重要性。

研究人员表示，PEEM对Operando实验的应用是一种非常创新的思想，并且尚未在离子液体之前进行。

“我们必须在实验设置中克服几种技术挑战，包括设计和制造金色图案化电极并将样品保持器掺入电子显微镜中”。描述萨多夫斯基“可能还没有通过这种技术研究了离子液体，因为将液体放入超高真空的显微镜似乎是逆行的。“

研究人员旨在通过采用新的像差校正的低能量电子显微镜（Leem）/ PEEM系统延长他们的研究。该系统是通过CFN和国家同步光源II（NSLS-II）之间的协作安装的，在NSLS-II的电子光谱 - 显微镜光束线上在Brookhaven的另一个DOE Synchrotron光源II（NSLS-II）之间安装。欧洲杯线上买球在单一实验中，该系统将允许研究人员分析电子和结构变化以及离子液体和电极之间的界面中的化学变化。确定这种独特的特征将有助于研究人员为特殊能量存储应用选择最合适的离子液体。

该研究由DOE的实验室指导的研发计划部分支持，并且是CFN和Brookhaven的化学和可持续能源技术部门之间的伙伴关系。

科学家们获得了这种光曝光电子显微镜电影，同时偏置有三个单层的离子液体覆盖的金电极。对比度的变化对应于来自离子液体电极接口的光曝光信号强度的变化，响应于电极上的电压偏置，表示离子的迁移。正电压偏压导致较暗的对比度（较高的阴离子密度附近）和较大的对比度（电极附近较高的阳离子密度）。