陈永/李德/韦雅庆Adv. Sci.：打破传统！新型高熵固溶体可用于锂电合金负极！

高熵材料（HEM）由于其巨大的构型熵和多独特性，在催化和储能领域引起了越来越多的关注。然而，由于其不具锂活性的过渡金属成分，它在合金型负极中是失败的。

图1. 合理设计高熵材料（HEM）合成的基本选择

海南大学李德、韦雅庆、佛山科学技术学院陈永等受高熵概念的启发，在金属-磷合成中引入了锂活性元素而不是过渡金属元素。有趣的是，作为概念验证，作者成功地合成了一种新的Zn_xGe_yCu_zSi_wP₂固溶体，并首次在F-43m中验证了其立方体系。

更特别的是，这种Zn_xGe_yCu_zSi_wP₂拥有从9911到4466的宽范围可调谐区域，其中Zn_0.5Ge_0.5Cu_0.5Si_0.5P₂的构型熵最高。

当作为负极时，Zn_xGe_yCu_zSi_wP₂提供了大的容量（>1500 mAh g^-1）和合适的高平台（≈0.5 V）储能，打破了传统的观点，即HEM由于其过渡金属成分而无法作为负极的合金。

图2. Zn_xGe_yCu_zSi_wP₂的电化学性能

其中，Zn_0.5Ge_0.5Cu_0.5Si_0.5P₂表现出最高的初始库仑效率（ICE）（93%）、锂扩散率（1.11×10^-10）、最低的体积膨胀率（34.5%）和最佳的倍率性能（551 mAh g-1，6400 mA g-1），因为其配置熵最大。可能的机制研究显示，高熵稳定有助于缓冲体积变化，并在很大程度上促进电子传输，从而支持锂离子电池的可逆性、循环性和更好的倍率性能。

总之，这种新型Zn_xGe_yCu_zSi_wP₂固溶体的新发现将为快充锂离子电池的合金化负极家族注入新鲜血液。另外，大的构型熵在合金负极中的应用可能为材料设计和优化提供一个新的策略，以实现先进的能源储存。

图3. Zn_xGe_yCu_zSi_wP₂的电化学机制探究

Understanding the Configurational Entropy Evolution in Metal-Phosphorus Solid Solution for Highly Reversible Li-Ion Batteries. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202300271