Unter Interkalation versteht man die reversible Einlagerung von Atomen, Ionen oder Molekülen in die Zwischengitterräume (Zwischenschichten, Kanäle, Hohlräume) einer kristallinen Wirtsstruktur, ohne deren Grundgerüst substantiell zu zerstören. Charakteristisch ist, dass die Wirtsmatrix ihre kristallographische Topologie weitgehend beibehält und die eingelagerten Spezies definierte kristallchemische Positionen einnehmen.

In der elektrochemischen Energiespeicherung beschreibt Interkalation insbesondere die Aufnahme und Abgabe von Alkali-Kationen wie Li⁺ oder Na⁺ in Elektrodenmaterialien (z. B. Graphit, Übergangsmetalloxide, Phosphate). Prozesse wie Lithiation und Sodiation sind spezielle Formen der Kationeninterkalation, bei denen die Ionen unter Potentialkontrolle in das Wirtsgitter ein- und ausdiffundieren. Dabei entstehen häufig wohldefinierte Einlagerungsverbindungen (z. B. Lithium-Kohlenstoff-Einlagerungsverbindungen in Graphit).

Die Ioneninterkalationsdynamik wird durch Diffusionskoeffizienten, Phasenumwandlungen (z. B. Zwei-Phasen-Interkalation vs. Festlösung) und strukturelle Relaxationen bestimmt. Mechanistisch unterscheidet man topotaktische Interkalation (Erhalt des Wirtsgitters) von rekonstruierenden Vorgängen. Die Interkalation kann neben einfachen Kationen auch duale Kationen-Cointerkalation oder die Einlagerung größerer Spezies (z. B. organische Ionen, Solvate) umfassen.

Interkalationsprozesse beeinflussen zentrale Materialeigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit, mechanische Integrität und Volumenänderung. Sie sind daher Schlüsselaspekte bei der Entwicklung von Elektrodenmaterialien, Festkörperionenleitern und schichtartigen Funktionswerkstoffen (z. B. MoS₂-Interkalate, Blei-Interkalation in Halogeniden). Präzise strukturelle und elektrochemische Charakterisierung ist essenziell, um Interkalationsmechanismen quantitativ zu verstehen und gezielt zu optimieren.