高熵材料（HEMs）因其独特结构特性、可调控化学组成及多样化功能属性，在环境科学和可再生能源技术领域受到日益广泛的关注。特别是在二次电池领域，HEMs衍生的高熵策略作为一种创新改性方法，被广泛应用于电池材料的设计中。高熵策略通过熵介导的高熵效应、多元素间耦合的鸡尾酒效应，以及系统无序度的提升，显著增强电极材料的电化学性能。然而，当前HEMs的研究仍处于初步阶段，其提升电化学性能背后的工作机制尚不清晰。特别是，高构型熵对材料结构稳定性和离子扩散动力学等性能的影响仍有待深入研究，同时HEMs的高复杂性也为材料设计带来巨大挑战。我校马妍姣教授深耕于高熵电池材料领域，致力于新型高熵电池材料的设计与研究，近期在该领域取得一系列重大进展。

工作一：超高熵值的引入带来高循环稳定性和减缓气体演化的双重效应

马妍姣教授团队近期以标题为“Entropy-Mediated Stable Structural Evolution of Prussian White Cathodes for Long-Life Na-Ion Batteries”在国际顶级化学期刊《Angewandte Chemie International Edition》（IF: 16.1）上发表重要研究成果，深入揭熵值对材料性能的影响机制。该成果同时被选为期刊封面论文，马妍姣教授是论文通讯作者。

文献链接：https://doi.org/10.1002/anie.202315371

团队首次在PBAs的N位点引入六种金属元素，成功设计出一种超高熵材料（1.64R）。研究表明，成分无序的引入具有抑制相变和减缓气体演化的双重效应（图1）。通过一系列互补实验和模拟研究，团队证明了熵增加对结构演化和电化学行为的积极影响，并首次证实电池工作时对高对称性结构的偏好。高构型熵的引入改善电池的循环性能和稳定性，其背后机理的揭示可为未来的电池材料设计提供参考。

工作二：利用晶体结构工程和熵的协同作用设计出高性能立方相PBA

针对高熵PBAs循环过程中对高对称晶体结构的偏好，团队利用晶体结构工程和熵的协同作用，优化设计出一种具有优异循环稳定性和高热稳定性的立方相PBA（图2）。通过利用多种互补的表征技术，对立方和单斜 PBA 的电化学行为进行了全面研究。研究表明高熵概念的实施表现出对固有晶体结构的关键选择性，立方 PBA 表现出结构优势，即使在恶劣条件下（高比电流和温度），也表现出良好的可逆性、最小的容量损失、高热稳定性和无与伦比的耐用性。相关研究成果以“Leveraging Entropy and Crystal Structure Engineering in Prussian Blue Analogue Cathodes for Advancing Sodium-Ion Batteries”为题发表在知名期刊《ACS Nano》（IF: 15.8）。

文献链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c07528

工作三：高熵策略应用于层状正极材料

针对于高熵策略在钠离子电池层状氧化物正极中的应用，马妍姣教授团队近期在国际顶级期刊《ACS Energy Letters》（IF: 19.3）上发表题为“Layered-Structured Sodium-ion Cathode Materials: Advancements through High-Entropy Approaches”的重要成果。高熵策略在钠离子电池正极材料中的应用潜力不仅限于PBAs，还在层状氧化物中展现出广阔的前景。团队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内在联系进行深入研究，系统综述近年来高熵钠离子层状氧化物的研究进展。同时，团队总结当前HEMs在这一领域面临的关键挑战，并对其未来的发展方向提出建设性建议。

文献链接：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c02223

工作四：高熵掺杂策略助力电池性能提升

在以上研究的基础上，研究团队受邀在《Research》（IF:8.5）期刊以“Stabilizing Layered Cathodes by High-Entropy Doping”为题发表关于高熵掺杂策略的前瞻性文章。高熵掺杂策略通过引入多种元素的协同效应显著改善锂离子电池层状富镍氧化物正极的性能。该策略有效增强正极材料的循环稳定性、热安全性和电化学性能，同时降低材料成本。高熵掺杂通过复杂成分的交互作用优化正极材料的结构和性能，抑制循环过程中的晶格氧损失和机械降解问题。这一方法具有极大的灵活性，可用于设计性能优异且低成本的下一代电池材料，为高能量密度和长寿命电池的开发开辟新路径。

文献链接：https://spj.science.org/doi/10.34133/research.0503