Elektrochemie beschreibt alle Prozesse, bei denen chemische Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt wird oder umgekehrt. In der Werkstoffwissenschaft ist sie zentral für das Verständnis von Korrosion, Energiespeichern (Batterien, Superkondensatoren), Elektrodenprozessen und elektrochemischem Auslaugen.

Grundlage sind Redoxreaktionen an Phasengrenzen (typischerweise Elektroden/Elektrolyt), bei denen Elektronenströme über den äußeren Stromkreis und Ionenströme im Elektrolyten gekoppelt sind. Das Ruhepotential (Open Circuit Potential) kennzeichnet das thermodynamische Gleichgewicht einer Elektrodenreaktion; Abweichungen hiervon entstehen durch Polarisation, deren Steilheit im linearen Bereich durch den Polarisationswiderstand charakterisiert wird. Dieser steht über die Stern–Geary-Beziehung in enger Beziehung zur Korrosionsstromdichte.

Die elektrochemische Leistung eines Systems (z. B. Lithium-Ionen-Zelle) wird durch Kinetik der Ladungstransferreaktionen, Stofftransport (Diffusion, Migration, Konvektion) und ohmsche Widerstände bestimmt. Kurzschlussströme resultieren aus sehr niedrigen Gesamtimpedanzen und sind für die Sicherheitsbewertung elektrochemischer Energiespeicher entscheidend.

Elektrochemische Methoden wie potentiodynamische Polarisation, elektrochemische Impedanzspektroskopie oder zyklische Voltammetrie sind Standardwerkzeuge zur Analyse des elektrochemischen Verhaltens von Werkstoffen und Grenzflächen. Elektrochemisches Auslaugen nutzt kontrollierte Potentiale oder Ströme, um gezielt Elementfraktionen aus Festkörpern zu entfernen oder deren Lösungsrate zu bestimmen, etwa zur Beurteilung der Langzeitstabilität von Gläsern, Schlacken oder Verbundwerkstoffen.

Damit liefert die Elektrochemie einen quantitativen Rahmen, der thermodynamische Stabilität, Kinetik und Funktionalität von Materialien in ionisch leitenden Medien integriert.