在锂离子电池电极体系中,可逆的电化学反应是电极材料实现重复嵌锂/脱锂过程的必要条件,其间锂离子和电子的传输起着至关重要的作用。由于在锂电池电极中锂离子与电子的传输往往依靠不同的体系,缓慢的动力学将引起电极的极化和容量的衰减,这是制约电极性能提升的一个关键因素。如果可以构建一种电子/离子耦合传导的结构,实现电子与离子传导路径的统一,将有效地改善电极的动力学输运条件并提升电极的反应性能。基于这一研究思路,本课题设计了一种Li_0.35La_0.55Ti O₃@C核壳纳米纤维结构,并选用动力学敏感材料NCA(Li Ni_0.8Co_0.15Al_0.05O₂)正极和Sn O₂负极作为示范电极,通过调控NCA和Sn O₂的动力学输运条件,研究了电子/离子耦合作用对电极反应过程的影响。针对NCA正极,本论文通过静电纺丝法和水热法相结合制备了锂离子/电子耦合传导基体Li_0.35La_0.55Ti O₃@C纳米纤维,将其作为添加剂加入正极粘结剂PVDF中,为正极片提供离子/电子耦合传输路径,从而改善NCA的输运动力学条件。实验结果表明:LLTO@C纳米纤维的修饰使NCA-20L@C正极的电化学阻抗和极化程度明显降低,正极中锂离子扩散系数(D⁺_Li)由3.626×10^-10 S cm^-1提高至7.661×10^-10 S cm^-1,1 C和5 C循环200周后容量保持率分别提高至77.2%和68.9%,修饰后显著提高了NCA的循环稳定性。基于5 C循环200周后NCA颗粒表面结构和电化学状态的演变,我们分析了动力学条件的增强对NCA结构和性能的影响。首先,原始NCA循环后,由于H₂→H₃的相变引起较大的晶格畸变并形成了高密度的“位错带”,在晶体内部形成了大范围的晶格破坏区,造成了晶格结构的退化。并且在NCA颗粒表面连续的岩盐相包覆层的产生造成了不可逆的容量损失。而在NCA-20L@C正极中,由于离子/电子耦合动力学条件的改善,晶体内部只在几个原子尺度范围内产生了位错结构和阳离子混排现象。并且在NCA颗粒表面只产生2～4 nm范围的“Ni O”腐蚀点,表明离子/电子耦合作用增强了NCA的相变动力学条件,延缓了岩盐相的产生,改善了正极结构的稳定性。针对Sn O₂负极,本论文采用共混纺丝与水热法相结合制备了Li_0.35La_0.55Ti O₃@Sn O₂@C复合负极,巧妙的结构设计增强了Sn O₂合金化反应的动力学条件,同时改善了负极的结构稳定性。结果表明:与单一的Sn O₂纳米管相比,复合负极具有更高的反应可逆性和循环稳定性,0.2 C倍率下经过100周循环后仍具有673.4 m Ah g^-1的可逆比容量。复合负极纳米管内LLTO纳米片的支撑和管外碳层的包覆形成了一种里“应”外“合”的协同结构,两者的协同作用一方面实现了负极中离子/电子的耦合传输,改善了Sn O₂负极的动力学条件并提高了合金化的可逆性;另一方面抑制了Sn O₂在合金化/去合金化过程中的体积膨胀和材料团聚,延迟了负极结构的退化,最终实现了优异的循环稳定性。离子/电子耦合作用对电极反应动力学的调控机制,有助于电极材料实现更稳定、更安全的电化学性能,为开发高安全、高能密度的电极材料提供了新思路。