插层材料的晶体学设计

插层材料是可逆储能的有前景候选者，例如被用作锂电池电极、储氢化合物和电致变色材料。阻碍这些材料更广泛应用的一个重要问题是，它们在插层过程中会发生结构转变（晶格应变高达约10%），使材料膨胀、萌生微裂纹，并最终导致材料失效。除晶格的结构转变外，插层材料的晶体学织构在控制离子传输特性、产生相分离微观组织以及与晶体缺陷发生弹性相互作用方面起着关键作用。在本综述中，我概述了晶格结构转变、相变微观组织和晶体学缺陷如何影响插层材料的化学-力学性质。在每一节中，我指出了晶体学设计插层化合物以改进其性能和寿命的关键挑战与机遇。我主要引用了可充电电池中插层正极材料的文献实例，但所识别的挑战与机遇可推广至更广泛的插层化合物。