通过耦合动力学与热力学揭示锂离子电池的真实电极反应过程

在锂离子电池充放电过程中，多孔电极内的非均匀反应是一种常见现象，这对电池的倍率性能有着显著影响。传统上，研究人员将这种反应的不均匀性归因于缓慢的动力学因素。然而，热力学同样会对电极过程产生影响，倾斜的平衡电位曲线能够调节电极反应的不均匀性，并促进电极的均匀锂化。因此，实际的电极过程受到热力学和动力学的共同作用。

本研究创新性地探究了动力学与热力学对电极过程的耦合效应。热力学因素使得LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（NCM622）电极表现出反应速率波动行为，而LiFePO4（LFP）电极则呈现出渐进式反应行为。通过可视化电极反应过程，观察到了不同工况下动力学与热力学之间的动态竞争关系。竞争分析表明，严重的动力学限制会导致热力学调节失效，这是造成电池容量衰减的主要因素。

该工作不仅揭示了热力学与动力学耦合作用下的真实电极过程，还为指导电极设计提供了更全面的视角。

服务对象 ：中国科学技术大学
发表时间： 2025 年 5 月 28 日
发表期刊： Energy & Fuels
文章链接： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.energyfuels.5c00956