王思哲/董鹏/刘文龙 最新AFM综述：深入洞察高熵化合物：进展、挑战及能源应用

第一作者：孙建

通讯作者：刘文龙*，董鹏*，王思哲*

单位：成都大学，昆明理工大学，陕西科技大学

高熵化合物（HEC）的独特性来自于将多个元素结合到单个晶格中的能力，高熵效应通过熵驱动的相稳定来增强结构稳定性。这种方法减少了对关键要素的依赖（例如，锂离子电池中的钴），同时通过改善界面稳定性抑制副反应，实现高效安全的能量存储。与简单线性组合不同，HEC多组分表现出协同增强，从而实现前所未有的材料性能。最近的突破将HEC应用到了各种类型的电池中。虽然HEC显示出巨大的前景，但它们的发展仍然面临着许多关键挑战。尽管它们在能源应用中表现出了潜力，但HEC的四个核心效应与其电化学性能之间的基本关系仍然没有得到充分的理解，阻碍了系统的优化工作。因此本文系统地综述了高熵化合物在能源化学中的研究进展、面临的挑战和应用，突出高熵四大效应在能源应用中的关键作用，旨在为今后深入研究和实际应用这些材料提供战略指导。

近日，来自成都大学的刘文龙教授、昆明理工大学董鹏教授与陕西科技大学的王思哲副教授合作，在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Insight Into High Entropy Compounds: Advances, Challenges and Energy Applications”的综述文章。该综述文章详细地讨论了高熵化合物的发展和面临的挑战，同时讨论了高熵四大效应在能源应用中的关键作用，最后为高熵材料在能源应用的发展提供了四点建议。

高熵的四大效应在能源应用中发挥了重要作用。熵稳定结构通过在整个充电/放电循环中保持结构完整性来确保出色的循环能力，确保了高度可逆的相变，有效地减轻了体积膨胀并抑制了裂纹扩展；晶格畸变通过改变电子散射行为来提高电导率，同时通过优化的扩散途径促进离子传输；多金属组分之间的协同催化耦合调节电子能带结构或移动d-带中心位置，这些电子修饰优化了电荷转移动力学，提高了催化活性，超越了单元素催化剂的限制。缓慢扩散效应有效地抑制了结构降解过程从而延长在热或电化学循环条件下的工作寿命。高熵四大效应的不同作用在具体的工作场景中有更加细致的讨论。

考虑到高熵化合物目前的种类较多，其中高熵氧化物的研究最为广泛，对高熵氧化物按照结构类型进行了分类进行阐述（例如，岩盐结构、尖晶石结构、钙钛矿结构等），其次对各类能源环境应用中的高熵化合物进行了总结归纳。

在一定程度上来说，对高熵材料四大效应的理解还比较模糊，但四大效应在电池中的应用已经证明了高熵材料的独特优势，文中列出了它们的结构特征、典型案例中的作用机制以及目前在不同储能器件中的应用。此外，在现阶段，通过六个层面综合比较了高熵化合物的不同优势。在不同的评价体系下发现虽然高熵氧化物具有一定的优势，但是各类高熵化合物都还蕴藏着许多未开发的潜能，结合评价结果以及目前高熵化合物的应用现状，可以指导研究者对合适的高熵化合物进行研究以及应用。

基于对高熵化合物已有的各种应用分析，文章合理地将四大效应、性能特点以及能源应用联系起来，并总结了高熵化合物目前的工业化应用、机会、挑战以及四点前瞻性展望。

Insight Into High Entropy Compounds: Advances, Challenges and Energy Applications

刘文龙教授简介：于2012年在四川大学化工学院获得博士学位。他主要致力于纳米材料的合成与自组装研究，旨在开发可应用于电池领域的功能材料，其专业领域为纳米材料相关化学及材料器件。

董鹏教授简介：于昆明理工大学获得冶金物理化学博士学位，师从张英杰教授。现任昆明理工大学科学技术研究院副院长。他的研究方向包括锂离子电池材料及回收利用，学术专长涉及冶金物理化学、锂离子电池材料、固体废物回收利用等领域。

王思哲副教授简介：于2013年和2019在电子科技大学获得学士和博士学位。2017-2019年在加拿大西安大略大学孙学良教授组联合培养。2021-2023在电子科技大学长三角研究院（衢州）做访问学者。研究方向为锂硫/锂金属电池和全固态电池。以第一/通讯作者身份在Adv. Mater., Adv. Energy Mater., ACS Energy Lett.等学术刊物上发表多篇研究论文。

孙建：2023年6月本科毕业于洛阳理工学院智能制造学院。他目前在成都大学攻读硕士学位，师从刘文龙教授。主要研究方向高熵材料在锂金属电池中的应用。