​上海理工/河大/过程所AFM：高熵材料在锂电池中的作用

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​上海理工/河大/过程所AFM：高熵材料在锂电池中的作用
传统锂离子电池的低能量密度、安全问题和高成本对满足新兴应用日益增长的需求提出了挑战。虽然锂-硫电池（LSB）具有高比容量，但其商业可行性受到穿梭机效应问题的阻碍。此外，固态锂电池的潜力受到次优离子导电性和显著相间问题的限制。高熵材料（HEM）已成为开发具有特殊性能的创新材料的一种战略方法。近年来，人们进行了一些研究来探索HEM在锂基可充电电池中的潜力，展示了其有利的特性。
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在此，上海理工大学窦世学，河南大学孙自许，中国科学院过程工程研究所霍锋等人全面概述了与HEM材料相关的各种因素（包括元素、结构和形态）对反应可逆性和循环稳定性的影响。具体而言，该工作分析了元素和形态对LSB中 HEM 特性的影响，LSB可以捕获可溶性多硫化锂并增强反应动力学。
此外，该工作还概述了高熵电解质，包括固态电解质和非水液态电解质。最后，该研究还概述了未来的研究方向，旨在研究更高效的 HEM，提高锂充电电池的整体性能。
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图1. Co、Ni、Cu 和 Zn 的 XANES
总之，该工作提出HEM 的未来发展可遵循以下方向：首先，考虑到导电性、ICE、循环稳定性和倍率性能等因素，有必要进一步优化已报道的 HEM 负极/正极，以满足商业要求。因此，必须通过调节阳离子系统来不断开发新型 HEM。
其次，在基于 HEM 的电极中观察到的优异电化学性能通常归因于协同效应，但这一现象背后的具体机制仍不清楚。要全面了解 HEM 中各元素的协同作用和运行机制，就必须采用先进的原位表征技术，同时利用直接而精确的理论模型进行理论计算。最后，探索具有优异离子电导率的新型高熵 ASSE并研究其潜在机理，以促进有效高熵 ASSE 的合理设计。
因此，合成并研究了各种 HEM，将其作为在低温条件下使用的潜在电解质。为锂充电电池开发先进的 HEM，使其在各种温度条件下都能表现出优异的性能至关重要。
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图2. 离子传输示意图
The Role of High-Entropy Materials in Lithium-Based Rechargeable Batteries, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202313168

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