台湾科技大学Ping-Chun Tsai AEM：用于高耐用性、快充电池正极的晶格 - 裂纹 - 电化学传输耦合作用量化研究

背景：在交通电动化和低碳能源整合加速的背景下，锂离子电池正极材料需兼顾高倍率快充与长循环耐久性。商业化多晶正极易产生晶间微裂纹，导致阻抗增长和容量衰减；单晶正极结构稳定但倍率性能存在争议，其机制尚不明确。研究目的：构建多尺度定量框架，量化晶格、晶界和裂纹在锂离子传输中的作用，厘清单晶与多晶正极的倍率性能差异，为设计高耐用、快充电池正极提供理论指导。结论：研究发现单晶与多晶NMC811在开裂前具有相同的本征动力学；多晶的表观动力学优势源于电解液渗入晶间裂纹形成的新活性界面和缩短的扩散路径。通过将单晶颗粒尺寸缩小至约3.5微米，可在保持结构完整性的同时实现与10微米多晶相当的快充性能，解决了长期争议，并为下一代电池正极设计提供了量化策略。