电荷传输是决定电池性能的关键，电极和电解液的微结构对于电池的离子/电子传输起到控制和导向作用。通过合理的设计和调控微结构，实现微结构能够沿着电荷传输的方向，弥补反应的极化，能够加速电化学反应动力学。

有鉴于此，中国海洋大学王焕磊、德州大学奥斯丁分校余桂华、纽约州立大学石溪分校Esther S. Takeuchi等综述报道电荷传输的机理与如何对电池性能起到决定性作用，随后讨论调控电荷传输与电池微结构设计之间的关系。

本文要点：

(1)

作者对设计梯度阴电极、锂金属阳极、固体电解质等进行讨论。解释说明电池的基本发展指导原则与改善电化学动力学面临的挑战。从改变电极孔结构或者组分的角度设计梯度电极、通过改变Li化位点或者电场的角度设计Li-金属电池的电极、通过改变聚合物或者无机填充物发展梯度变化的固体电解质。

阴极的梯度设计：梯度孔结构、具有梯度孔结构的低扭曲电极、梯度电极导电性、梯度活性材料；Li金属电极的梯度设计：梯度锂化、梯度导电性、双重梯度；固体电解质的梯度设计：不对称聚合物；梯度无机填充剂。

(2)

总结与挑战。进一步的，对未来发展方向和梯度电极的设计进行展望，对如何能够获得高能量和高功率密度的电池进行总结。电荷传输是决定电池性能的关键，而且电极和电解质的微结构对离子和电子的传输非常重要。多孔电极结构中，在隔膜/电极、电极/电流界面的离子、电子的导电性需要尽量提高，通过设计梯度多孔结构和梯度导电结构能够分别调控离子导电性和电子导电性。梯度变化的高容量活性物能够在电化学反应过程中降低离子扩散距离，通过Li主体材料为Li扩散提供通道，通过设计梯度锂化和梯度电场，能够抑制锂枝晶生长。

参考文献

Jingyi Wu, Zhengyu Ju, Xiao Zhang, Amy C. Marschilok, Kenneth J. Takeuchi, Huanlei Wang, Esther S. Takeuchi, Guihua Yu, Gradient Design for High-Energy and High-Power Batteries, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202202780

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202202780