高熵材料在锂离子电池中的应用研究进展

张钧波，李煜昇，杜湘，陈毅飞，冯金茂，刘健凯（南京师范大学泰州学院）

摘要：高熵材料作为一种新型多元固溶体材料，凭借其高构型熵、晶格畸变效应及多元素协同作用，在锂离子电池关键材料领域展现出显著优势。近年来的研究表明，高熵正极材料如阳离子无序岩盐结构和高熵层状氧化物，通过多元阳离子无序排布与氧/氟阴离子调控，有效抑制充放电过程中的相变、氧析出和结构退化，显著提升比容量、循环稳定性及热安全性。在高熵负极材料方面，岩盐型、尖晶石型和钙钛矿型高熵氧化物以及高熵合金、高熵硫化物，借助多孔结构、丰富的氧空位和多元协同，有效缓解体积膨胀， 提高锂离子扩散速率和结构稳定性， 实现高可逆容量和长循环寿命。高熵策略也扩展至电解质设计，通过阳离子位点多金属化和阳离子-基体离子直接作用，显著提升固态电解质离子电导率。通过多阳离子位点无序化和多元盐/溶剂引入，优化液态电解质的溶剂化结构和界面稳定性，从而增强电池倍率性能和循环耐久性。总体而言，高熵材料通过熵稳定效应与“鸡尾酒效应”，显著提升电池材料的综合电化学性能，但仍需进一步探究其构效关系、锂离子存储机制，以推动其实际应用。

关键词：高熵材料；电化学储能；锂离子电池；结构稳定性；扩散速率；离子电导率