电化学离子插入：从原子到器件

电化学离子插入涉及耦合的离子-电子转移反应、客体物种的传输以及主体的氧化还原。主体通常是具有二维传导平面的各向异性固体，但也可能是具有一维或各向同性传输路径的材料。这些插入化合物传统上在能量存储的背景下进行研究，但也在电催化、光电子学和计算领域有广泛应用。最近在操作、超快和高分辨率表征方法以及精确理论模拟方法方面的发展，导致了对离子插入化合物的理解的复兴。在这篇综述中，我们提出了一个统一的框架，用于理解从原子到器件尺度的时间尺度和长度尺度上的插入化合物。以石墨、过渡金属二硫化物、层状氧化物、羟基氧化物和橄榄石为例，我们探讨了这些材料在点缺陷、界面反应和相变方面的共性。我们说明了各种离子插入器件（从电池和电催化剂到电致变色和热晶体管）工作原理的相似性，旨在跨学科边界统一研究。