颗粒插层电极中相变不稳定性与时空反应异质性的相互作用

锂离子电池依靠颗粒多孔电极实现高性能，尤其是快充能力。为最小化可能导致局部热点的颗粒尺度反应异质性，在介观尺度（即数百个颗粒）上深入理解这些电极已成为迫切需求。本研究揭示，看似随机的反应异质性实际上受非平衡材料热力学与外部电化学驱动力之间相互作用的控制。我们的原位实验证实，单个颗粒周围真实的局部电流密度远高于全局平均电流密度，并可改变相变行为。理论与实验相结合的分析表明，与其他发生相变的多孔电极不同，由于浓度依赖交换电流密度的特性，石墨中并非所有相分离过程都能在高电流下被抑制。这些见解凸显了将材料热力学纳入电化学模型以确保对实际多孔电极的自洽理解，从而实现精密设计与管理的必要性。