中國粉體網(wǎng)訊  海南,，是新能源汽車的“試驗(yàn)寶地”。針對此,，海南大學(xué)材料學(xué)院韋雅慶副教授可能是最有發(fā)言權(quán)的人之一,。

他表示，一方面新能源動(dòng)力電池的運(yùn)行服役,，會(huì)受到極端低溫環(huán)境和惡劣天氣的影響,，這會(huì)導(dǎo)致電池性能無法得到有效發(fā)揮。然而,，海南光溫充足,、氣候溫和，這能有效保證電池的穩(wěn)定運(yùn)行,。

此外,，海南島全島面積3.39萬平方公里,，從海口到三亞僅有285公里,，完全在新能源電動(dòng)汽車的續(xù)航里程范圍內(nèi),。

他繼續(xù)說道：“開著新能源電動(dòng)車在海南環(huán)島自駕游已經(jīng)變得頗受歡迎。因此,，作為海南島的一名科研人員,，我們在這里開展新能源車用動(dòng)力電池的研究也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。并且,，這類科學(xué)研究源于生活需求，最終又服務(wù)于日常生活中,�,！�

而就在前不久，韋雅慶和團(tuán)隊(duì)成功解決了鋰離子電池合金型負(fù)極材料面臨的兩大難題：首次庫倫效率較低,、以及體積膨脹導(dǎo)致容量快速衰減的問題,。

研究中，受到高熵合金新理念的啟發(fā),，課題組把高熵效應(yīng)引入合金型負(fù)極材料中,，將單一高純單質(zhì)拓展至高熵合金體系，有效緩解了上述兩個(gè)難題,。

審稿人也予以較高的評價(jià),，其認(rèn)為：“本工作是鋰離子電池合金型負(fù)極材料的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，對合金型負(fù)極材料的進(jìn)一步發(fā)展具有重要的里程碑意義,�,！�

（來源：AdvancedScience）

在應(yīng)用前景上：

首先，該成果可以提升新能源電動(dòng)汽車的續(xù)航能力：作為電動(dòng)汽車的首選電源,，高熵合金負(fù)極材料的研發(fā)將極大地提高鋰離子電池的能量密度,，從而進(jìn)一步提升新能源電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。

其次,，該成果可以助力新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的崛起與發(fā)展：其將極大地提高鋰離子電池的容量,，并能逐漸拓展至電動(dòng)船舶、電動(dòng)無人機(jī),、電子機(jī)器人,、軍用雷達(dá)、航天空間站等高端科技產(chǎn)品,，推動(dòng)高科技新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,。

最后，該成果還能促進(jìn)電子消費(fèi)產(chǎn)品的持久循環(huán)使用：它能夠極大提高鋰離子電池的能量密度,，進(jìn)而用于手機(jī),、筆記本電腦,、電子手表、數(shù)碼相機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品和電動(dòng)工具,，最終有效提升其待機(jī)時(shí)長和循環(huán)壽命,。

（來源：AdvancedScience）

為開發(fā)大容量、高性能負(fù)極材料,，提供技術(shù)借鑒

如今,，隨著清潔能源的有效利用和日益增長的能源需求，高能量密度鋰離子電池的開發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,，也是推進(jìn)電子設(shè)備和新能源電動(dòng)汽車快速發(fā)展的主要環(huán)節(jié),。

傳統(tǒng)高熵合金均為過渡金屬元素Co、Cr,、Fe,、Ni等，作負(fù)極時(shí)并無儲(chǔ)鋰活性,，無法貢獻(xiàn)出放電容量,，因此無法應(yīng)用于合金型負(fù)極。

具體來說：相比于石墨（372mAh/g）而言,，以Si基（4200mAh/g）為代表的合金型材料具備較大的放電容量和較高的儲(chǔ)鋰活性,，故在鋰離子電池中具有良好的應(yīng)用前景，但其依舊面臨如下挑戰(zhàn)：

其一,，巨大的結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變和體積膨脹效應(yīng),，會(huì)導(dǎo)致容量的快速衰減；

其二,，較低的首次庫倫效率（ICE<75%）無法滿足商業(yè)化需求,。

盡管采取常規(guī)性的碳材料復(fù)合策略，可以緩沖體積膨脹,、提高循環(huán)穩(wěn)定性,，但卻是以犧牲電極能量密度為代價(jià)，并且無法提高合金型單質(zhì)的首次庫倫效率,。就能量密度和可逆性而言,，常規(guī)性碳材料復(fù)合策略不再適用于合金型負(fù)極材料。

近幾年來,，憑借優(yōu)異的導(dǎo)電性和獨(dú)特的高熵效應(yīng),，高熵合金在能源催化和存儲(chǔ)領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注，在上述難題的解決上被寄予厚望,。

基于此,，韋雅慶等人摒棄常規(guī)性的碳材料復(fù)合策略，通過引入高熵合金的理念,，將單組分合金型單質(zhì)拓展到多元,、多活性高熵合金體系,。

進(jìn)一步地，他們利用高熵合金元素間分階段,、多層次,、多平臺協(xié)同配合，避免了單一組分的集中式體積爆發(fā),，讓其循環(huán)穩(wěn)定性得到有效提升,，從而取得了和碳材料復(fù)合策略一樣出色的實(shí)驗(yàn)效果。

此外,，課題組通過高熵合金晶格畸變緩慢擴(kuò)散的特點(diǎn),、元素組分間分階段、以及多層次鋰化特性緩沖的體積膨脹,，讓電池循環(huán)壽命也得以改善,。

最終，通過成分設(shè)計(jì)和比例調(diào)控等手段,，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新型ZnxGeyCuzSiwP2固溶體合金。

當(dāng)用作鋰電負(fù)極時(shí),，該系列的ZnxGeyCuzSiwP2固溶體合金均表現(xiàn)出較大的放電容量（>1500mAh/g）,、較低的電壓平臺（0.5V）、以及較高的首次庫倫效率（ICE>85%）,。

其中,，等比例固溶的Zn0.5Ge0.5Cu0.5Si0.5P2材料具有最大的構(gòu)型熵，故能發(fā)揮出最高的首次庫倫效率（ICE=93%）,、最小的體積膨脹系數(shù)（34.5%）,、最快的Li+擴(kuò)散系數(shù)（1.11′10-10）、以及最為優(yōu)異的快充倍率性能（6.4A/g,，551mAh/g）,，在LiCoO2//Zn0.5Ge0.5Cu0.5Si0.5P2全電池中也得到有效驗(yàn)證。

同時(shí),，單質(zhì)半導(dǎo)體到高熵合金金屬導(dǎo)電性的提高,，也額外提升了首次庫倫效率和倍率性能，這能推動(dòng)合金型負(fù)極材料的進(jìn)一步發(fā)展,，為開發(fā)大容量,、高性能負(fù)極材料，提供重要的理論指導(dǎo)和技術(shù)借鑒,。

可以說,，五元ZnxGeyCuzSiwP2高熵合金的研發(fā)，證明“合金型負(fù)極高熵化”的確能提升合金型負(fù)極材料的循環(huán)壽命,、首次庫倫效率和倍率性能的穩(wěn)定提升,。

（來源：AdvancedScience）

“跨年”發(fā)表的論文

而相關(guān)論文的發(fā)表,，也稱得上是一個(gè)“跨年事件”。由于他們投稿的期刊是國外雜志,，因此國內(nèi)農(nóng)歷春節(jié)的假期,，可能剛好是國外審稿人的工作日。

就在2022年農(nóng)歷大年三十晚上,，課題組收到了關(guān)于此次論文的審稿意見,。

隨后他們緊急進(jìn)行線上會(huì)議。韋雅慶表示：“在春節(jié)前夕收到審稿意見,，確實(shí)是一個(gè)很大的新春禮物,，我們不敢有絲毫懈怠。為了回復(fù)好審稿意見,，我們立馬制定研究方向并分配任務(wù),。”

而團(tuán)隊(duì)的全力合作也讓他至今難忘,，他說：“不得不說,，團(tuán)結(jié)就是力量：執(zhí)行動(dòng)手能力強(qiáng)的小伙伴，趁著春節(jié)假期補(bǔ)做實(shí)驗(yàn),；文字功底好的學(xué)生負(fù)責(zé)撰寫論文文稿,；繪畫技巧棒的成員負(fù)責(zé)配色排版。大家有條不紊地完成各自的工作內(nèi)容,，手挽手肩并肩大步向前,，感覺沒有任何東西能阻擋我們前進(jìn)的步伐。最終論文投稿也得以如愿接收,，從中我深深感受到了團(tuán)隊(duì)力量的偉大,。”

日前,，相關(guān)論文以《金屬-磷固溶體合金的高熵化策略助力高可逆性鋰離子電池》（Understanding the Configurational Entropy Evolution in Metal-Phosphorus Solid Solution for Highly Reversible Li-Ion Batteries）為題發(fā)在Advanced Science上（IF17.5）,。

圖|相關(guān)論文（來源：AdvancedScience）

韋雅慶副教授擔(dān)任共同一作兼共同通訊，碩士生姚潤哲,、劉旭豪是共同第一作者,，該校的李德教授和陳永教授擔(dān)任共同通訊作者[1]。

受此啟發(fā),，課題組下一步將以五元ZnxGeyCuzSiwP2為出發(fā)點(diǎn),，進(jìn)一步引入原子半徑相似、電負(fù)性相近的Sn,、Mg,、Al、Sb等元素，將其拓展至六元,、七元,、八元等多元高熵合金體系。

希望借此可以增加這一系列高熵合金的陽離子無序度和構(gòu)型熵,，以期有效提升其作為鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能,，推動(dòng)“合金型負(fù)極高熵化”體系的進(jìn)一步發(fā)展和實(shí)用化。

據(jù)了解,，韋雅慶今年只有30歲,，來自于廣西南寧。而他從本科至今的腳步,，始終活動(dòng)在中國南方,。他是海南大學(xué)的本科校友，如今又成為這里的老師,。哪怕曾被保送到中部的華中科技大學(xué)讀博,，卻也在幾年后返回母校工作。

而作為一名長期base在海南的科研人員,，韋雅慶也有了更多的盼頭,。他說：“隨著‘碳中和’‘碳達(dá)峰’政策的提出，以及建設(shè)‘海南自由貿(mào)易港’這一項(xiàng)國家重大戰(zhàn)略規(guī)劃的整體推進(jìn),，新能源電動(dòng)汽車的迅猛發(fā)展,，在全國市場占據(jù)越來越重要的地位和份額，并有望取代燃油車成為新時(shí)代交通工具的主流,。因此，在海南開展新能源材料與器件,、以及車用動(dòng)力電池的研究,，我和團(tuán)隊(duì)也將擁有更多的優(yōu)勢�,！�

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）

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