近日，華僑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院付芳副教授小組在高熵鈉離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以High-entropy sulfoselenide as negative electrodes with fast kinetics and high stability for sodium-ion batteries為題在線發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。
鈉離子電池由于資源豐富和成本低，在電網(wǎng)儲(chǔ)能和低速電動(dòng)車領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力，但其較低的能量密度和快充性能阻礙了其規(guī)模化應(yīng)用。過渡金屬硫化物具有高的理論容量（基于多電子轉(zhuǎn)化機(jī)制）和合適的工作電壓（可抑制枝晶），已成為快充負(fù)極材料的研究熱點(diǎn)，但其轉(zhuǎn)化反應(yīng)引發(fā)的體積膨脹、動(dòng)力學(xué)遲滯及結(jié)構(gòu)崩塌等問題，導(dǎo)致容量衰減迅速和循環(huán)壽命短，嚴(yán)重制約了其實(shí)際應(yīng)用。
為突破上述瓶頸，付芳研究小組通過高熵?fù)诫s和形態(tài)優(yōu)化策略，創(chuàng)新性地開發(fā)出一種高熵硫硒化物負(fù)極材料Cu0.88Sn0.02Sb0.02Bi0.02Mn0.02S0.9Se0.1。該材料在鈉離子電池中展現(xiàn)出10000次的循環(huán)壽命、13秒的超快充能力和優(yōu)異的全電池性能，刷新了同類材料的性能記錄。通過第一性原理計(jì)算和多種原位表征發(fā)現(xiàn)，其卓越的性能源于材料高的構(gòu)型熵和多元素協(xié)同的雞尾酒效應(yīng)，這些效應(yīng)使晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、離子擴(kuò)散勢壘低，并有效抑制與電解液的副反應(yīng)。該研究為發(fā)展快充、長壽命鈉離子電池負(fù)極材料提供了新思路，推動(dòng)了鈉離子電池技術(shù)進(jìn)步。
華僑大學(xué)付芳副教授、廈門大學(xué)葉美丹教授和美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室徐桂良教授為該論文的共同通訊作者。華僑大學(xué)2021級(jí)研究生張聲鋒、2019級(jí)研究生付曉光和美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室博士后左文華為論文的共同第一作者。華僑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院是該論文的第一單位。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59078-6
（責(zé)編：魏琳瑛）
