紊乱可以稳定电池的纳米技术？

用高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）和能量色散X射线光谱（EDX）研究了活性材料。

新型材料可显着提高可充电电池的存储容量和循环稳定性。在这些材料中有高熵氧化物（HEO），其稳定性是由元素的无序分布引起的。使用HEO，可以定制电化学性质，正如卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的纳米技术专家HorstHahn团队的科学家所发现的那样。研究人员在NatureCommunications杂志上报道了他们的发现。

可持续能源供应需要可靠的存储系统用于固定和移动应用的可再充电电化学能量存储装置的需求在过去几年中迅速增加，并且预计在未来将继续增长。电池最重要的特性包括它们的存储容量和它们的循??环稳定性，即可能的充电和放电过程的数量而没有任何容量损失。由于其高稳定性，一种全新的材料被称为高熵氧化物（HEO）预计会带来重大改进。此外，HEO的电化学性质可以通过改变它们的组成来定制。由KIT和乌尔姆大学以及马德拉斯印度理工学院共同建立的KIT纳米技术研究所（INT）和卡尔斯鲁厄纳米微设施（KNMF）科学家的科学家们现在第一次拥有证明了HEO作为可逆锂储存转换材料的适用性。基于电化学材料转换的转换电池允许增加存储的能量，同时减少电池重量。科学家们使用HEO生产基于转换的电极，这些电极在500次以上的充电循环中存活，没有任何明显的容量降低。

KITINT的主任HorstHahn教授的纳米结构材料小组是高熵氧化物研究的先驱之一。科学家们发表了几篇关于这些新材料的罕见出版物这已经被认识几年了。HEO的特殊性质来自熵稳定。这使得它们与已知的已知的高熵合金相当。熵稳定的HEO是含有五种或更多种相同量的不同金属阳离子并呈现单相晶体结构的复合氧化物。虽然元素的典型晶体结构差异很大，但它们形成了一个联合晶格并且分布到晶体中的位置而没有任何明显的顺序。这种无序，也称为高熵，使材料稳定，可能是因为它损害了晶格中缺陷的迁移。

“由于高稳定性，不同金属阳离子的相互作用以及大量可行的元素组合，HEO开辟了无与伦比的机会，”HorstHahn教授说。该研究报告在NatureCommunications上发表浓缩在基于过渡金属（TM-HEO）的HEO上，其特征在于高锂离子传导性。通过透射电子显微镜（TEM），研究人员研究了TM-HEO的结构及其对转化反应的影响。他们发现去除一种元素只会降低熵并对循环稳定性产生不利影响。每个单独的元件影响TM-HEO的电化学行为，使得材料可以适应各种应用。结果是电极材料系统开发的模块化方法。“我们的研究表明，熵稳定的HEO与传统的转换材料有很大不同，”HorstHahn说。“然而，要开辟其储能应用的全部潜力，需要进一步研究。”