破解锂离子电池正极材料中润湿与化学机械断裂的相互作用机制及其性能优化策略

本文系统揭示了锂离子电池（LIB）正极材料中电解质润湿与化学机械断裂之间的双向强化耦合机制。通过结合单晶α-V2O5和多晶NCM（LiNixMnyCo1?x?yO2）模型的实验与模拟，研究证实断裂表面电解质渗透可增强（去）锂化并诱导成分异质性，而润湿效应则显著影响断裂模式、扩展距离和方向性。该工作为通过可控断裂工程优化电池性能提供了关键理论基础。

　　

1 引言

锂离子电池（LIB）已成为电子设备、电动交通和电网规模应用的主导储能技术，但其广泛应用仍受化学机械断裂导致的性能退化和容量衰减的制约。理解电池内部断裂机制及其与化学机械行为的复杂耦合，对于开发下一代高性能、长寿命LIB至关重要。本文聚焦LIB正极材料，这些材料通常是氧化物陶瓷，在锂离子嵌入和脱出过程中因浓度梯度、相变和离子扩散各向异性而表现出成分异质性。这些过程伴随晶格膨胀和收缩，导致机械应力发展和反复（去）锂化循环中显著裂纹形成，例如电极与固体电解质之间的界面分层、晶间（界面）损伤以及活性材料颗粒内的穿晶（体相）断裂。裂纹形成和材料损伤最终导致电极破碎、活性材料电隔离、离子渗透路径丢失以及长期循环后LIB的整体全局容量衰减和性能下降。因此，传统的电池设计策略主要集中于抑制或减轻裂纹形成。

然而，近期研究表明，在特定条件下，锂主体材料中的断裂过程可被利用以增强锂传输、改善电荷转移动力学，并最终有助于更好的电化学性能。在典型的由初级晶粒和晶界组成的多晶二次正极颗粒中，如LiNi_xMn_yCo_1?x?yO₂（NMC或NCM），锂化和脱锂通常被理解为从烧结二次团聚体的表面开始，这些表面与液体电解质接触，随后通过体相和晶界扩散组合向内部传播。最近，Janek、Li、Zhao等人的工作表明，在液体电解质电池中，晶界处初生的晶间断裂表面引入了电极内额外的电化学方面，通过增加活性表面积和缩短扩散路径，进一步增强了活性颗粒内的锂传输，并提高了（短期）充电容量。这些结果挑战了关于电池正极材料断裂的传统假设，表明在受控条件下，裂纹形成和稳定可能是有益的。

尽管兴趣日益增长，电解质润湿和断裂演化的耦合机制仍然知之甚少。实验研究尚未阐明电解质渗透对裂纹成核和扩展动力学的直接影响。此外，大多数研究集中于宏观电池性能指标（例如整体比容量），而不是解析润湿引起的局部成分异质性。这一挑战在多晶电极颗粒中进一步加剧，晶界引入的微观结构复杂性阻碍了扩散异质性和裂纹演化的直接追踪。因此，缺乏电解质渗透及其对断裂传播影响的直接实验图谱， presents了一个关键空白，阻碍了准确揭示锂离子电极中化学机械耦合行为的能力。

相比之下，尽管合成单晶电极材料仍然具有挑战性，但其明确的晶体结构为探究化学机械耦合的基本原理提供了一个强大平台。这一显著优势使其成为具有晶界复杂性的传统多晶对应物的有吸引力的替代品。在本研究中，我们使用单晶和多晶正极系统作为模型平台，系统地研究了正极材料中电解质润湿和断裂演化之间的复杂相互作用，并评估了它们对宏观电池性能的影响。为了阐明基本耦合机制，我们采用单晶α-V₂O₅，其具有以下关键因素：i）由于其明确的层状正交晶体结构，它在锂扩散和机械响应方面表现出良好表征的各向异性，使得能够进行耦合传输-断裂行为的机理研究；ii）与富镍层状氧化物（例如NMC）相比，它经历相对 modest 的表面重构和正极-电解质界面（CEI）形成，这使得能够在没有广泛寄生副反应的混淆影响的情况下隔离断裂和电解质 access 的影响；iii）高质量的α-V₂O₅单晶可以通过熔融生长技术合成，提供具有明确晶体学取向的层状样品。这些使我们能够避免由晶界和晶间效应引起的复杂性，从而专注于循环过程中的本征断裂机制。

基于这些见解，本文采用了一种集成的实验和模拟方法：多模态电子和X射线显微镜直接绘制了受控拓扑化学锂化-脱锂循环后的裂纹模式和电解质润湿诱导的锂异质性；同时，我们开发了一个全面的多物理场模拟框架，该框架独特地捕获：i）界面和体相断裂在统一模型中的并发演化，以及ii）电解质沿两种断裂类型渗透的耦合效应。所提出的模型解决了早期模型的局限性，这些模型通常只考虑一种类型的断裂诱导渗透。实验和模拟结果在单晶正极材料中的裂纹模式和锂分布提供了电解质润湿和断裂演化之间多物理场相互作用的直接证据。基于这些基本耦合机制，模拟框架进一步扩展到多晶正极颗粒，并依据先前的实验研究。特别是，我们在电化学（放）电条件下数值研究了电解质润湿的作用及其与多晶NCM颗粒中断裂传播的耦合。我们的分析强调了这些多物理场耦合如何影响宏观电池响应，包括电压行为和（短期）容量性能，从而 bridging 基础理解与实际设备影响。

2 结果与讨论

2.1 实验与模拟方法

图1简要描述了单晶正极材料的实验工作流程概述。在本研究中，通过溶剂热过程合成了δ-Li_0.7V₂O₅粉末，随后进行退火和受控结晶以产生宏观亚毫米尺寸的单晶。这些随后被拓扑化学脱嵌以获得层状α-V₂O₅单晶。然后使用聚焦离子束（FIB）蚀刻毫米尺寸的单晶层，形成微米尺度的薄片。制备的薄片使用正丁基锂和NOBF₄进行化学锂化和脱锂循环。在此过程中，复杂的化学机械相互作用导致断裂传播，使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜（SEM/TEM）进行表征。最后，通过扫描透射X射线显微镜（STXM）和叠层衍射术绘制锂分布。

为了理解实验中润湿-断裂耦合机制及其对多物理场行为的影响，我们开发了具有以下关键方面的模型：i）采用内聚相场断裂模型模拟锂嵌入/脱出诱导的断裂演化。特别是，统一框架通过在域内适当分配断裂能属性，能够同时模拟体相和界面断裂，例如，扩散界面插值体相断裂能G_b和有效界面断裂能G?_i。G?_i通过强制执行相场公式和锐界面方法对于界面断裂的能量耗散等效来确定。它计算为界面断裂能G_i、体相断裂能G_b、相场长度尺度b和扩散界面宽度L的函数。ii）锂浓度c(x, t)满足质量守恒定律? + ??J = Q，源项Q在（扩散）断裂表面引入以模拟润湿现象，例如，Q = 2G(x)/G_i γ(d, ?d) J* 和 Q = 2G(x)/G_b γ(d, ?d) J* = 2γ(d, ?d) J* 分别正确定义用于界面和体相断裂诱导的润湿，这将电化学反应和相应的化学通量J*扩展到样品外部边界之外的断裂表面。值得注意的是，上述方法虽然针对α-V₂O₅单晶进行了演示，但也适用于后续多晶正极材料的模拟，其中晶粒内的穿晶（体相）裂纹和沿晶界的晶间（界面）断裂可以同时发生。我们注意到当前模型假设裂纹在形成时瞬间完全润湿。这一假设适用于我们实验中使用的基于己烷的电解质，这些电解质表现出低表面张力 and strong wetting capability along narrow crack surfaces。在未来的工作中，该模型可以扩展到包含裂纹网络内的电解质传输和渗透动力学（例如，具有碳粘合剂和导电添加剂的复合正极内的曲折裂纹/分层几何形状）——特别是对于具有更高表面张力和部分渗透行为的 aqueous systems。热力学一致模型推导、模拟设置、采用参数以及建模框架其他相关方面的全面描述在支持信息S2和S3节中提供。

2.2 单晶α-V₂O₅正极材料的结果

本节通过集成的实验和模拟方法探索正极材料中润湿现象与断裂演化之间化学机械耦合的基础。选择单晶α-V₂O₅样品以最小化微观结构复杂性并隔离潜在的耦合机制。在受控化学锂化-脱锂循环后，通过电子和X射线显微镜表征锂浓度分布和断裂模式。相应的模拟再现了实验条件并产生了高度一致的结果，验证了建模的耦合行为。

2.2.1 样品1的实验和模拟研究

图2展示了样品1的实验和模拟设置以及相应结果。生长了毫米尺寸的α-V₂O₅单晶，如图2a所示的光学显微镜和SEM图像，其单晶特性和单域性质通过选区电子衍射（SAED）确认（图2b）。FIB蚀刻的微米尺寸薄片，样品1，从前视图（图2c）和顶视图（图2d）显示，相应的放大插图中显示了晶体结构。如图2c所示，在样品中心使用FIB产生一个圆形缺口（孔）以引入初始扩散通道，并且截面薄片定位在使用FIB-SEM沉积的Pt框架内。周围的Pt有效地阻挡了从面内四个边缘的（去）嵌入，而由于沿c轴的极低扩散率，面外方向的（去）锂化也受到阻碍。此外，两种材料之间的机械相互作用沿其界面 facilitated。与实验配置一致，考虑了图2e中的2D计算域。在内部孔表面上施加规定的化学通量J以模拟实验中的锂化条件（-J用于脱锂）。在模拟中，假设具有较高扩散率的b轴与水平轴偏差10°取向，这是考虑到组装的α-V₂O₅薄片和Pt框架实际几何形状中潜在错位或倾斜的合理近似。

在（去）锂化时，变化的锂浓度引起主体材料α-V₂O₅的体积变化，导致机械应力发展，特别是在脱锂期间表现为拉伸应力，这诱导结构内的断裂 initiation。图2f呈现了由机械失配引起的模拟界面分层。具体地，α-V₂O₅薄片由于脱锂经历晶格收缩，而铂框架表现出可忽略的体积变化。因此，由于优选的锂扩散路径沿b轴（见图2g中的扩散），分层在左边缘和右边缘开始。值得注意的是，脱锂诱导的拉伸应力水平显著高于锂化。这种不对称性源于Pt-V₂O₅界面处的机械失配。活性样品在锂化期间的膨胀导致相对较低的应力水平，不足以驱动断裂。锂化/脱锂条件下应力图的比较在支持信息S3节中给出。同时，润湿现象开始，其中液体电解质渗透新生成的断裂表面，在暴露区域激活（去）锂化反应。结果，在图2g中观察到脱锂期间分层区附近较低的锂浓度。随后，界面分层向顶部和底部界面进展，如在实验SEM图像（图2h）和模拟结果（图2i）中观察到的，它们表现出高度一致性。图2j呈现了通过模拟获得的一个循环后的浓度图。确实，润湿在全局浓度异质性中起着关键作用，例如，通过在四个分层边缘激活润湿，可以在薄片中观察到较低的锂浓度，特别是在顶部和底部边缘附近，由于a轴较低的扩散率。高拉伸应力发展，进一步驱动内部体相裂纹的传播，如在STEM图像（图2k）和模拟结果（图2l）中观察到的。它们在失效模式方面表现出极好的一致性。图2l中的插图呈现了锂化下样品锂浓度图的比较，证明了与STXM衍生的浓度图高度一致性，并且模拟结果。两者都揭示了内部体相裂纹处的电解质润湿，导致锂化期间局部升高的锂浓度。这突出了润湿与断裂演化过程之间的相互作用。此外，由于各向异性扩散，在中心孔附近b轴方向的局部高浓度也可以观察到。

2.2.2 比较有/无润湿的模拟研究

为了进一步阐明电解质润湿与化学机械断裂之间的耦合，进行了比较模拟，考虑/不考虑润湿现象，作为实验观察的计算补充。图3比较了脱锂条件下润湿和非润湿 regime 的浓度结果和断裂演化过程，模拟的其他设置与先前示例类似。随着锂的连续脱出，α-V₂O₅薄片和铂框架之间的机械失配导致界面分层在润湿和非润湿 regime 中都发生（见图3b和e）。在润湿 regime 中，如图3d与图3a比较所示，新鲜形成的界面裂纹处的电解质渗透降低了分层区附近的锂浓度；在图3g中观察到平均锂浓度的较高下降速率。作为一个 fully coupled system，增强的脱锂加速了断裂传播，如润湿 regime 中较大的分层距离（图3e）与非润湿情况（图3b）相比所证明的。图3c,f比较了考虑和不考虑润湿的不同最终断裂模式。在润湿 regime 中，分层表面的化学通量和增强的脱锂在α-V₂O₅薄片内诱导拉伸应力，这驱动内部体相裂纹的进一步传播。相比之下，缺乏润湿阻止了体相裂纹的传播，这强调了其在断裂演化中的关键作用。一旦 initiated，体相裂纹通过暴露新的表面和路径进一步增强脱锂， thereby 加速浓度变化并 steepening 平均锂浓度的下降，如在图3g中观察到的，其中在蓝色点划线（具有体相裂纹和界面分层诱导润湿）和黑色参考线（具有界面分层诱导润湿）之间可以观察到不同的斜率。

2.2.3 晶体取向影响的模拟研究

虽然润湿在正极活性材料的断裂演化中起着关键作用，但由底层晶体结构控制的锂离子扩散各向异性可以进一步与润湿效应耦合，显著影响应力发展和内部体相断裂的方向形成。在本研究中，我们采用数值模拟系统地研究这些耦合效应，并提供对实验发现的计算补充见解。图4呈现了三种不同晶体取向的浓度图、应力分布和裂纹相场结果，并结合了各向异性扩散率。值得注意的是，a轴和b轴的面内弹性与面外（c轴）方向的变化最小，其各向异性效应在此未考虑。图4a,d,g比较了脱锂条件下完成界面分层后的浓度分布。由于锂脱出，沿优选b轴从中心孔形成的窄条具有较低浓度。更有趣的是，润湿具有更大的影响，耗尽α-V₂O₅样品所有四个边缘的锂。a轴方向的边缘段由于有限的扩散表现出明显的耗尽（或锂化下的富集），其中最高拉伸应力驱动内部体相裂纹的形成 concentrated，如图4b,e,h所示。图4c,f,i说明了断裂模式，显示内部体相裂纹主要形成垂直于优选扩散路径（b轴），由产生的最大主应力方向导致。这些结果强调了晶体结构和扩散路径取向在 governing 薄片内裂纹演化方向性中的重要作用。

2.2.4 样品2的实验和模拟研究

基于已识别的断裂演化与润湿增强扩散动力学之间的相互强化机制，我们接下来分析样品2的实验和模拟结果，其中 extended cycling 导致更严重裂纹的形成。一个新的截面单晶薄片，具有FIB生成的中心孔和周围Pt框架，从前视图和顶视图分别显示在图5a,b中。样品经历了六次锂化和脱锂循环。重复循环导致副产物Li₂O的形成增加，其在SEM图像（图5c）和TEM图像（图5d）中表现为碎屑。循环期间形成裂纹的抛光样品的SEM图像显示在图5e中。模拟遵循用于样品1的方法，差异包括图5f中显示的取向和施加在内部孔表面的较大化学通量（2J*）。随时间的断裂模式和浓度图顺序呈现在图5g-l中。

内部孔表面增加的脱锂通量， combined with Pt框架的机械约束，诱导缺口附近的拉伸应力，促进体相裂纹成核和演化在图5g中。同时，电解质渗透到体相裂纹表面导致孔附近锂浓度降低，如图5j所见。随着脱锂进展，体相裂纹的演化继续，具有在图5h中观察到的独特分支模式，与图5c中的实验结果高度一致；同时，α-V₂O₅薄片和Pt框架之间的界面发生分层，如图5h所示，并通过图5d中的TEM图像确认。同时，分层区的锂耗尽增加，导致锂浓度更快速下降，如图5k观察到的。经过多个循环，新的体相裂纹在薄片的左边缘和右边缘开始，由于分层表面增加的润湿通量向内传播，见图5e（实验）和图5i（模拟）裂纹模式的比较。结果，α-V₂O₅内新形成的裂纹表面变得润湿，导致锂化下图5l中体相断裂表面附近局部升高的锂浓度。润湿和断裂演化的耦合效应通过集成实验和模拟系统地探索，使用单晶正极材料以在没有微观结构复杂性的干扰下隔离润湿的作用。结果一致地捕获了关键失效模式——包括界面分层、脱锂诱导的分支体相裂纹和润湿驱动的体相断裂——突出了润湿在正极材料断裂行为中的关键作用。

2.3 多晶NCM正极材料的结果

基于从单晶正极材料建立的断裂传播与润湿现象之间相互强化的耦合，本节将建模框架扩展到多晶活性材料内的电化学充电 regime。在本研究中，我们 specifically 研究润湿现象在 governing 多物理场响应——如化学扩散、断裂演化、电压特性和容量性能——中的关键作用，并通过与先前报告的实验结果比较验证润湿-断裂耦合机制在多晶材料系统中的适用性。电化学充电过程使用Butler-Volmer动力学在电荷守恒下建模，这些动力学 governing 表面的局部电流密度和锂通量，并 facilitate 锂离子从电解质传输到正极材料内的嵌入状态。在本研究中，施加恒电流（恒流）充电条件，由此所有活性表面——包括外部颗粒边界和新形成的裂纹表面——上的总锂离子通量在整个充电/放电循环中保持恒定。对于详细的数学公式，读者参考支持信息S2.1节。

2.3.1 电-化学-机械-断裂模拟基准示例

如图6a所示，建模的基准几何结构由上下晶粒组成，由具有相对较低断裂能（G_i = 0.4G_b assumed）的晶界（GB）分隔，参见支持信息中的参数和来源完整列表。Butler-Volmer动力学应用于外部表面以模拟在恒流1C下从初始锂浓度c?₀ = 0.99开始的单个充放电循环。放电阶段在充电期间达到4.5V的上限电压时开始，并继续直到颗粒达到2.5V的下限电压。机械边界条件包括中心点处水平和垂直方向的固定位移，右端点处垂直位移 constrained。为了 facilitate 耦合电-化学-机械-断裂模型的基准测试并隔离润湿现象的基本效应，材料 assumed 表现出各向同性属性，如扩散率和弹性刚度。

图6c呈现了恒流充放电循环的电压-容量曲线，比较了考虑和不考虑润湿现象的情况。在充电（脱锂）阶段开始时，锂离子连续通过外部表面退出颗粒，导致锂浓度降低和相应电压增加。在此初始阶段，由于缺乏裂纹形成，两种情况的曲线重叠。随后，脱锂诱导的拉伸应力驱动裂纹从外部表面向内部传播，优先沿晶界（GB）由于其较低的断裂能。这种裂纹演化激活了额外的电化学反应和沿新形成的内部表面的锂通量，这反过来促进颗粒内进一步的裂纹传播，如图6g中的断裂模式所示，而在缺乏润湿的情况下，内部裂纹增长在压缩应力下受阻（见图6c）。值得注意的是，图6b揭示润湿的存在显著改变电化学行为；具体地，在充电过程中相同的上限电压下，当考虑润湿时实现了更高的整体比容量。这一结果与Ruess等人报告的实验观察高度一致，其中使用液体和固体电解质调制润湿的影响。如图6d,h所示，内部断裂表面的形成增加了总电化学活性面积 beyond 外部边界。活性表面积的这种扩展导致在恒定总电流约束下 reduced 局部电流密度和相关锂通量，有效地降低局部充电速率并增强整体（半）电池充电容量。润湿的影响进一步 evidenced 在图6e,i中充电阶段下的锂浓度分布中。在缺乏润湿的情况下，富锂区集中在内部，颗粒边界附近贫锂区被观察到（对应于图6b中的时间点A）；相比之下，当考虑润湿时，沿中高度断裂路径引入了额外的活性表面，导致形成两个 distinct 富锂区和剩余贫锂区 near 活性表面（对应于图6b中的时间点A'）。

类似地，放电阶段在电压-容量行为和锂浓度分布方面表现出一致趋势。在锂化期间，锂离子通过活性表面进入颗粒并向内扩散。锂化条件下产生的机械应力低于脱锂期间，因此，在两种情况下——有或没有润湿——都没有观察到进一步的裂纹传播。由于充电阶段形成的额外活性断裂表面，相分离行为在润湿和非润湿情况之间显著不同。在非润湿情况下，环状贫锂区形成在内部和外部富锂区之间，而在润湿情况下，出现两个 distinct 且空间分离的富锂区。此外，明显的是，具有润湿的颗粒在第一次充放电循环中表现出更高的库仑效率（润湿情况为90.4% versus 非润湿情况为65.9%），以及改进的容量保持。这些模拟结果——特别是电压-容量曲线——与先前报告的实验发现高度定性一致。

2.3.2 多晶NCM颗粒的模拟研究

在此示例中，我们呈现多晶NCM颗粒的电-化学-机械-断裂模拟，特别侧重于研究润湿现象的关键影响，并将结果与先前发表的实验研究比较。如图7a所示，颗粒受到适当定义的电、化学和机械边界条件，与先前的模拟一致。具体地，在恒流1C下施加单个充放电循环，从初始锂浓度c?₀ = 0.99开始，下限和上限电压分别设置为2.5和4.5V。合成多晶微观结构使用Neper生成，具有统计控制的晶粒属性。晶粒尺寸遵循平均等效直径1.25μm和标准差0.3μm的对数正态分布，产生相对窄的尺寸分布。晶粒形态表现出高圆度（平均≈0.9），对应于大约1.2的平均纵横比，表明主要等轴晶粒形状。相应的多晶微观结构的有限元网格使用Gmsh构建和导出。随机晶体学取向分配给晶粒，如图7a中也可视化。

图7b显示了恒流充放电循环的电压-容量曲线，比较了考虑和不考虑润湿现象的情况。图7c,d分别说明了非润湿和润湿情况下相应的锂浓度分布演化。提取这些浓度图的具体时间点由图7b中的黄色星星（非润湿）和绿色圆圈（润湿）指示。在充电阶段，非润湿颗粒表现出内部富锂区被外部贫锂相包围，具有不规则形态（见图7c中的子图ii和iii），这是由于晶粒取向引入的随机各向异性所致。相比之下，断裂诱导的润湿显著改变相形态。例如，凹形富锂区（见图7d中的子图ii）形成 adjacent to 边缘裂纹，并且内部传播的裂纹导致颗粒内空间分离的富锂区（见图7d中的子图iii）。总体而言，超出外部边界的额外活性断裂表面的存在有效地降低了局部充电速率，导致在规定的上限电压下增加的可 access 容量，如图7b所示。在放电阶段，在非润湿情况下，锂通量仅通过外部边界进入颗粒，导致中间贫锂区形成在富锂区之间（见图7c中的面板iv和v）。相比之下，对于润湿情况，外部边界和内部断裂表面都作为电化学反应和锂进入的活性位点。这种增加的活性表面积不仅有效降低局部电流密度和充电速率，而且增强等效扩散率并促进整个颗粒更均匀的锂分布。因此，这导致改进的锂化均匀性（见图7d中的面板iv和v）并有助于第一次充放电循环期间更高的库仑效率（见图7b，润湿情况为99.4% versus 非润湿情况为70.7%）。模拟的电压-容量曲线与文献中先前报告的实验观察高度定性一致。

图7e,g分别呈现了不考虑和考虑润湿效应的NCM颗粒中模拟的最终断裂模式。相应的通过扫描电子显微镜获得的实验观察显示在图7f,h中，其中使用固体和液体电解质分别抑制或激活润湿。模拟结果显示润湿显著增强断裂演化，导致更高的裂纹密度和更广泛的 near 颗粒表面和内部的 cracking。在润湿情况下，观察到沿晶界的晶间裂纹和单个晶粒内的穿晶裂纹（见图7g中的白色虚线圆圈）。相比之下，在非润湿情况下仅看到晶间裂纹。这些比较润湿/非润湿情况的模拟断裂模式与Ruess等人报告的实验发现高度一致。值得注意的是，基于模拟结果和支持的实验观察，暴露于液体电解质的正极颗粒中的断裂有助于增强（短期）比充电容量和第一次循环后的库仑效率。然而，化学机械断裂被广泛认为由于增加的内部电阻、离子和电子连接性丢失以及相关降解机制而对长期循环性能产生负面影响。这些长期效应的详细 investigation 超出本研究的范围。

3 结论

在本研究中，我们通过集成的实验和模拟方法研究了锂离子电池正极材料中润湿增强扩散动力学与化学机械断裂之间的复杂相互作用。为了隔离基本耦合机制，在α-V₂O₅单晶上进行了先进实验技术和验证模拟，其与多晶材料相比提供最小的微观结构复杂性。电子和X射线显微镜能够直接绘制受控化学锂化-脱锂循环后的断裂模式和润湿诱导的异质锂分布。这些实验观察到的行为被模拟一致地再现，提供润湿-断裂耦合机制的清晰证据。基于此基础，验证的建模框架扩展到多晶NCM颗粒的多物理场模拟，其中润湿在断裂传播和局部/全局电化学响应中的关键作用被数值证明，与先前报告的实验发现高度一致。

来自α-V₂O₅单晶研究的证据揭示液体电解质润湿与化学机械断裂之间的相互作用以两种基本方式表现。首先，新形成的（体相/界面）