近日，陜西科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院（文物保護(hù)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院）碳基功能材料創(chuàng)新團(tuán)隊在電化學(xué)儲能研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Ultra-Sleek High Entropy Alloy Tights： Realizing Superior Cyclability for Anode-Free Battery”為題，發(fā)表于Wiley雜志社旗下的材料學(xué)國際頂級期刊《Advanced Materials》（IF=29.4）上。陜西科技大學(xué)為論文第一通訊單位，碩士生王珺為第一作者，陜西科技大學(xué)王思哲副教授、宋浩杰教授和北京理工大學(xué)陳人杰教授分別為論文通訊作者。該工作的發(fā)表提高了陜西科技大學(xué)在電化學(xué)儲能領(lǐng)域的國際影響力。

開發(fā)無鋰負(fù)極以抑制鋰枝晶形成并提供高能量密度的鋰電池一直備受矚目。然而，疏鋰界面和非均勻鋰沉積成為實際應(yīng)用中的難題。在這項研究中，采用熱力學(xué)驅(qū)動的相變方法制備一種20 nm超薄高熵合金（HEA-NiCdCuInZn）薄膜結(jié)構(gòu)。該高熵合金中不同組成元素之間的雞尾酒協(xié)同效應(yīng)實現(xiàn)了多種鋰離子傳輸路徑和豐富的活性位點。這些具有梯度吸收能的活性位點有利于選擇性結(jié)合鋰離子，從而為均勻鋰成核提供低勢壘。同時，多個傳輸路徑促進(jìn)了鋰離子的擴(kuò)散行為和均勻的鋰沉積?；诖?，對稱電池在60 mA cm-2/60 mAh cm-2的高負(fù)載下運行超過7200小時。此外，采用HEA/C負(fù)極和NCM-811正極材料組成的全電池在1C下的平均CE為99.5%。該負(fù)載HEA NPs的HEA層具有超薄、超致密、易于制備等優(yōu)點。這種超薄的HEA層為無枝晶負(fù)極提供了一種創(chuàng)新的親鋰材料體系，推動了高熵材料在先進(jìn)電池中的應(yīng)用并為進(jìn)一步提升鋰電池性能具有指導(dǎo)意義。