在大規模應用中，儲能設備（ESD）對安全性和循環壽命都有著極高的要求。 因此，探索ESD的運行和失效機制都很重要。 最近，由中國科學院大連化學物理研究所傅強教授領導的研究小組通過原位表面科學方法，揭示了靜電放電的氣體依賴性弛豫和失效機制。 該成果最近發表在《美國化學會雜誌》上。

現有的表徵技術，如 X 射線衍射（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）、X 射線光譜和形貌，以及核磁共振（NMR），都是基於電極或電解質的塊狀區域，它們忽略了制約 ESD 運行和失效的關鍵表面/介面行為。

研究人員通過原位拉曼、X射線衍射（XRD）和X射線光電子能譜（XPS）可視化了ESD中依賴氣體的鬆弛和失效過程。

他們發現，對於鋁離子電池（AIB），石墨電極在無水氣氛中的弛豫效應表現為可恢復的階段性結構變化和電子弛豫。 通過原位XPS，這些機制可以被描述為石墨電極內陰/陽離子對的重新分佈。

一旦暴露在含水環境中，來自環境的H2O分子可以插進石墨電極，新插進的H2O和離子之間可以誘發水解反應。 在H2O插層和水解之後，石墨電極發生了失效行為，表現為階段性的結構退化和電子解耦。