电荷转移是决定电池性能的关键步骤，正负极微结构、电解液等对于调节电池内部的离子扩散和电子传输也起到了十分重要的作用。合理设计沿电荷传输方向具有不同微观结构的关键电池组件，以实现最佳局部电荷传输动力学，可以补偿反应极化，从而加速电化学反应动力学。中国海洋大学Huanlei Wang、美国石溪大学Esther S. Takeuchi以及得克萨斯大学奥斯汀分校余桂华等介绍了电荷传输机制的原理及其在电池性能中的决定性作用，然后讨论了电荷传输规则与电池微观结构设计之间的关系。

文章要点

1）文章系统性地总结了电池关键材料的梯度设计方面的相关研究进展。作者首先阐述了电化学动力学的基本原则和一些关键挑战。作者总结了梯度多孔电极材料、锂金属负极和固态电解质的设计策略，具体包括：改变电极多孔结构和组分的梯度正极、改变亲锂位点或电场的梯度锂金属负极、改变聚合物基质和无机填料的梯度固态电解质等。

2）文章最后对电池相关梯度设计的工作进行了展望。作者认为，电荷转移是可充电池中的关键步骤，正负极、电解质的梯度结构设计可以有效改善电荷转移动力学过程。尽管梯度设计有很多优势，但要想实现扩大化生产仍然任重而道远。从工业角度来看，当前的制造工艺通常需要额外的加工步骤，这会增加生产成本。此外，大多数经过深思熟虑的设计，尤其是在梯度低弯曲电极或梯度复合锂负极的制造中，与大规模制造不兼容。因此，应在不久的将来探索梯度电池组件的成本效益和可扩展的构建策略。

参考文献

Jingyi Wu et al, Gradient Design for High-Energy and High-Power Batteries, Advanced Materials,2022

DOI: 10.1002/adma.202202780

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