南京师范大学马妍姣教授最新ACS Energy Letters：高熵层状氧化物材料的最新进展

第一作者：董玉涛，周子豪

通讯作者：马妍姣*

单位：南京师范大学

鉴于钠资源的丰富性和经济性，SIBs在大规模储能应用中展现出巨大潜力。然而，寻找具有快速充放电能力和长循环寿命的高性能正极材料一直是发展SIBs技术的一大挑战。在众多正极材料中，层状氧化物因其高能量/振实密度和优异的倍率性能而成为SIBs正极材料的主要候选者。但结构/空气稳定性差和离子扩散动力学缓慢的问题制约着层状氧化物正极材料的进一步发展。近来，高熵策略作为一种新型改性手段被广泛应用于电池材料的设计当中。得益于多元素混合后带来的积极作用，这种方法在解决SIBs层状正极材料以上三个问题方面展现出巨大潜力，从而显著提高了层状氧化物正极材料的电化学性能。尽管高熵层状氧化物的研究已经取得一些突破性进展，但是考虑到其研究仍处于早期阶段，高熵策略增强材料电化学性能背后的工作机制仍十分模糊，进一步的研究仍需进行以探讨熵如何影响结构稳定性、离子扩散动力学和空气稳定性等关键特性。

近日，南京师范大学马妍姣教授团队在国际知名期刊ACS Energy Letters上发表题为“Layered-Structured Sodium-ion Cathode Materials: Advancements through High-Entropy Approaches”的综述文章。文章探讨了高熵层状氧化物的基本原理及其特性，综述了其在SIBs中的最新研究。同时，文章阐明了高熵效应如何提升这些材料的性能，包括在稳定结构、提升空气稳定性和优化钠离子传输动力学方面的作用。此外，该综述强调了高熵层状氧化物作为有效阴极材料的显著潜力，并总结了了其优势及当前研究挑战。总而言之，HEMs在推动SIBs技术进步和实现更具成本效益及高效能的能源储存解决方案方面展现出良好的前景。

本文针对高熵策略与钠离子层状氧化物优化的三大特性之间的联系进行了深入探讨，系统地审查了这些高熵钠离子层状氧化物最近取得的研究进展。元素之间复杂的相互作用使得HEMs表现出区别于与传统材料的功能特性。对于高熵合金，其四大核心效应可归纳为 (1) 熵稳定效应、 (2) 扩散迟缓效应、(3) 晶格畸变效应和(4) 鸡尾酒效应。

高熵材料（HEMs）的研究仍处于早期阶段，面临着许多不足和挑战，本文从可持续发展问题、材料设计方面的局限、合成技术面临的挑战以及高熵机制研究存在的困难四大方面对HEMs的未来进行了展望。

马妍姣，南京师范大学教授，博士生导师，电化学储能与能量转换团队负责人。2022年入选国家海外高层次青年人才引进计划，2023年入选南京师范大学中青年杰出人才。主要致力于新能源利用与储能方向的研究，在电化学能量存储与转换方向提出高熵驱动结构稳定，活性中心掺杂等创新性研究思路。目前在Energy & Environmental Science, Advanced Materials, Angewandte Chemie, Advanced Energy Materials, Matter, Advanced Functional Materials, ACS Energy Letters, ACS Nano等国际知名期刊发表50余篇学术论文。参与申请10项专利，其中欧盟专利1项，已授权中国专利7项。担任SusMat、Energy Materials、Green Carbon等期刊青年编委。