イオンの脱溶媒と閉じ込めは、充放電サイクルを繰り返す多孔性炭素ベースの電気二重層スーパーキャパシタ（EDL）における重要な物理プロセスである。電気二重層(EDL)キャパシタという用語は、ある濃度の点荷電イオンが存在する溶媒の平均場誘電体連続体記述における電圧分極により、その近傍に反対荷電イオンを蓄積する非多孔質電極の古典的なイメージに由来する。この図式は非常によく知られているが、サブナノメートルの細孔を持つ多孔性電極では明らかに成り立たない。特に、EDLの平均場Gouy-Chapman記述は、高モル濃度や数ナノメートル（炭素基板では通常4nm）より小さい細孔サイズでは失敗します。EDL予測は通常、ポアソン-ボルツマン理論やデバイ-ヒュッケルなどの修正版に依存している。現在のところ、電気化学デバイスで一般的に使用される無秩序多孔性炭素材料のナノ細孔に閉じ込められたイオンの静電問題を解くことのできる理論は存在しない。

我々は、サブナノポーラスカーボン製電極（Pikunic 2003）における充放電プロセスを、スーパーキャパシタ環境において記述するための新しいアプローチを提案する。CDCLのアプローチは、その平均場的な特徴にもかかわらず、原子スケールで荷電デバイスをシミュレートする現在の標準的な手法、すなわちサブナノポアにおけるイオンドッキングを正しく記述するのに有効でない定電荷法や定電圧法を改善したものである（Dupuis 2022）。DFT計算から学んだCDCL法は、化学的欠陥やトポロジカル欠陥を含む、欠陥のある非sp2炭素サイトに電荷を局在化させる。標準的な手法とは対照的に、これによって電極外表面への吸着とサブナノポア内ドッキングの両方をシミュレートすることができる。ナノポーラスカーボンの現実的なテクスチャーに適用することで、サブナノポーラスカーボンをベースとしたスーパーキャパシターデバイスの動作中の容量効果の根底にある基本的なプロセスを解明することができた。特に、標準的な水性電解液を用いたこのようなデバイスの静電容量の約20％をサブナノ細孔が占めていることを示した。さらに詳細には、細孔内におけるイオンのドッキングに先立ち、細孔外表面近傍でアシメトリカルな脱溶媒が起こることを示す。ナトリウムイオンの水和殻は塩化物イオンよりも堅いため、脱溶媒過程はナトリウムイオンと塩化物イオンでは異なる。一旦イオンが脱溶媒されると、イオンはナノ細孔にアクセスすることができる。サブナノ細孔は、in-situ X線実験（Prehal 2017）と一致するように、ほとんどが裸のイオンで占められている。