用高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）和能量色散X射線光譜（EDX）研究了活性材料。

新型材料可顯著提高可充電電池的存儲容量和循環(huán)穩(wěn)定性。在這些材料中有高熵氧化物（HEO），其穩(wěn)定性是由元素的無序分布引起的。使用HEO，可以定制電化學性質(zhì)，正如卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的納米技術(shù)專家HorstHahn團隊的科學家所發(fā)現(xiàn)的那樣。研究人員在NatureCommunications雜志上報道了他們的發(fā)現(xiàn)。

可持續(xù)能源供應(yīng)需要可靠的存儲系統(tǒng)用于固定和移動應(yīng)用的可再充電電化學能量存儲裝置的需求在過去幾年中迅速增加，并且預計在未來將繼續(xù)增長。電池最重要的特性包括它們的存儲容量和它們的循??環(huán)穩(wěn)定性，即可能的充電和放電過程的數(shù)量而沒有任何容量損失。由于其高穩(wěn)定性，一種全新的材料被稱為高熵氧化物（HEO）預計會帶來重大改進。此外，HEO的電化學性質(zhì)可以通過改變它們的組成來定制。由KIT和烏爾姆大學以及馬德拉斯印度理工學院共同建立的KIT納米技術(shù)研究所（INT）和卡爾斯魯厄納米微設(shè)施（KNMF）科學家的科學家們現(xiàn)在第一次擁有證明了HEO作為可逆鋰儲存轉(zhuǎn)換材料的適用性?；陔娀瘜W材料轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換電池允許增加存儲的能量，同時減少電池重量?？茖W家們使用HEO生產(chǎn)基于轉(zhuǎn)換的電極，這些電極在500次以上的充電循環(huán)中存活，沒有任何明顯的容量降低。

KITINT的主任HorstHahn教授的納米結(jié)構(gòu)材料小組是高熵氧化物研究的先驅(qū)之一?？茖W家們發(fā)表了幾篇關(guān)于這些新材料的罕見出版物這已經(jīng)被認識幾年了。HEO的特殊性質(zhì)來自熵穩(wěn)定。這使得它們與已知的已知的高熵合金相當。熵穩(wěn)定的HEO是含有五種或更多種相同量的不同金屬陽離子并呈現(xiàn)單相晶體結(jié)構(gòu)的復合氧化物。雖然元素的典型晶體結(jié)構(gòu)差異很大，但它們形成了一個聯(lián)合晶格并且分布到晶體中的位置而沒有任何明顯的順序。這種無序，也稱為高熵，使材料穩(wěn)定，可能是因為它損害了晶格中缺陷的遷移。

“由于高穩(wěn)定性，不同金屬陽離子的相互作用以及大量可行的元素組合，HEO開辟了無與倫比的機會，”HorstHahn教授說。該研究報告在NatureCommunications上發(fā)表濃縮在基于過渡金屬（TM-HEO）的HEO上，其特征在于高鋰離子傳導性。通過透射電子顯微鏡（TEM），研究人員研究了TM-HEO的結(jié)構(gòu)及其對轉(zhuǎn)化反應(yīng)的影響。他們發(fā)現(xiàn)去除一種元素只會降低熵并對循環(huán)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。每個單獨的元件影響TM-HEO的電化學行為，使得材料可以適應(yīng)各種應(yīng)用。結(jié)果是電極材料系統(tǒng)開發(fā)的模塊化方法?！拔覀兊难芯勘砻鳎胤€(wěn)定的HEO與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換材料有很大不同，”HorstHahn說?！叭欢_辟其儲能應(yīng)用的全部潛力，需要進一步研究?！?/span>