Science新机制！电池充放电的量子化描述

本文围绕锂离子电池充放电过程的微观机制展开研究。背景方面，传统Butler-Volmer模型在极端电压条件下存在预测偏差，且无法直接关联电极与电解质的微观物理性质。研究目的旨在揭示锂离子电池中离子-电子协同转移的量子化机制，通过建立耦合离子-电子转移理论模型，将电子转移视为量子过程而离子转移作为经典过程，推导出可在离子转移控制与电子转移控制之间连续过渡的动力学表达式。结论表明，该理论能更准确描述电池充放电行为，确定了电流密度前因子、电子转移重组能和锂离子吸附自由能三个关键调控参数，为设计快速充电电池提供了理论基础，并建立了分子性质与电化学动力学的直接关联。