综述：高熵材料在电池中的性质与性能

《International Journal of Minerals Metallurgy and Materials》：Properties and performances of high-entropy materials in batteries

高熵材料（HEMs）作为新型多元素材料，在能源存储中展现独特优势，如高构型熵、晶格畸变和协同效应。本文提出多维度设计范式，整合电极、电解质等组件的协同机制，揭示熵驱动相稳定与电荷传输的定量关联，证实结构调控可提升电池循环稳定性和离子电导率。同时，系统关联高熵效应与固态电解质界面稳定，抑制金属溶解，并探讨机器学习筛选成分及可持续制造的前景与挑战。

　　

摘要

高熵材料（HEMs）是一类具有复杂化学计量的创新材料，近年来在储能应用中受到了广泛关注。尽管它们的多元素组成（五种或更多主要元素以近乎等原子比例存在）赋予了诸如高构型熵、晶格畸变和协同效应等独特优势，但现有研究中对于电池系统中结构-性质关系的基本理解仍然存在碎片化现象。本文通过提出一种多维度设计范式，系统地整合了涉及正极、负极、电解质和电催化剂的协同机制，从而解决了这些关键的研究空白。我们深入分析了高熵材料的热力学/动力学稳定原理以及结构调控的电化学性质，并建立了由熵驱动的相稳定性与电荷传输动力学之间的定量关联。通过总结锂离子电池、钠离子电池和钾离子电池组件的性能测试结果，我们揭示了熵介导的结构调控如何提升循环稳定性和离子导电性。值得注意的是，我们首次系统地将高熵效应与电化学界面联系起来，展示了其在稳定固电解质界面和抑制过渡金属溶解方面的独特潜力。本文还讨论了机器学习驱动的成分筛选和可持续制造方面的新兴机遇，同时指出了包括性能变异性指标和工业应用的成本效益分析在内的关键挑战。这项工作为推动高熵材料向下一代电池技术的发展提供了重要的理论见解和实践指导。