学术前沿|郭再萍院士Joule:高熵材料与锂/钠离子电池

发布网友发布时间：2024-10-05 17:36

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热心网友时间：2024-11-29 01:49

高熵材料在高性能锂离子和钠离子电池领域的应用前景受到郭再萍院士在国际顶级期刊Joule上的综述论文探讨。论文首先对高熵材料进行了定性和定量定义，总结了增强机制，并回顾了最新研究进展，从实验和计算两方面总结了设计高熵电池材料的关键因素。同时，文章还指出了阻碍研究进展的挑战，并提供了解决挑战的见解和方法。最后，文章概述了未来扩展高熵策略的潜在发展方向，以解决电池材料研究中的其他关键问题。

文章详细介绍了高熵电池材料的关键创新，全面回顾了研究进展，并强调了合理设计先进高熵电池材料的关键因素。文章还介绍了*研究进展的挑战和解决方案，并概述了未来扩展高熵策略的潜在发展方向，以解决电池材料研究中的关键问题。

文章深入探讨了高熵材料的定义和机制，从Yeh等人的开创性工作开始，详细解释了高熵材料的定性和定量描述，以及构型熵的计算方法。文章还讨论了高熵材料的四种核心效应，即高熵效应、扩散延迟效应、晶格畸变效应和鸡尾酒效应，并详细解释了每种效应的具体表现。

文章接着探讨了高熵电池材料（HEBMs）的合成方法，重点介绍了金属位点间分布多种元素的正极和负极的合成，其中温度和保持时间是影响单相材料形成的关键参数。文章还详细分析了高熵电池材料的正极应用，包括层状结构正极、岩盐结构正极、NASICON型正极和普鲁士蓝类似物型正极。文章还讨论了高熵负极的岩盐结构、尖晶石结构和透辉石型结构的应用，并分析了高熵电解质的固态电解质和液体电解液。

文章还提出了高熵电池材料设计的挑战，包括元素选择和成分的化学计量，以及理论计算在预测结构、组成和电化学性能之间的关系中的作用。文章还分析了了解高熵电池材料改进机制和扩大适用范围的挑战，包括结构畸变的全面结构表征、元素作用机制的详细研究、表面演化的影响以及构型熵与电化学性能的关系。文章最后讨论了扩展高熵设计，以解决电池性能关键问题的潜力，并提供了对高熵策略在解决电池材料中的其他问题的期望。