用于先进锂基电池的多尺度磁场工程

锂电池的性能仍受到动力学迟缓、界面不稳定性和传质受限的制约。磁场作为一种无创物理调控工具的应用，为从根本上打破这些普遍瓶颈提供了一种极具前景的范式。本综述首先概述了磁场的基本物理原理，为磁场在电化学系统中的功能奠定了理论基础。在此基础上，我们系统地阐明了磁场在解决锂基电池多尺度科学挑战中的作用，特别是界面动力学、体相输运和化学反应方面。在电极/电解质界面方面，磁场通过离子通量的均匀化有效抑制锂枝晶增殖并稳定固体电解质界面膜（SEI）。在体相内部，由磁流体动力学效应诱导的宏观对流可减轻浓差极化，而磁力则有助于顺磁性分子（如氧气）的定向输运以及对有害离子的靶向捕获。在反应层面，磁调控通过自旋态调控抑制阳离子混排，并加速迟缓的多电子反应。本综述旨在阐明磁场作为多尺度和多功能调控工具在推动下一代锂基电池（包括锂硫电池、锂氧电池和全固态电池）发展方面的变革性潜力。