高熵材料（HEM）由于其巨大的構型熵和多獨特性，在催化和儲能領域引起了越來越多的關注。然而，由于其不具鋰活性的過渡金屬成分，它在合金型負極中是失敗的。

圖1. 合理設計高熵材料（HEM）合成的基本選擇

海南大學李德、韋雅慶、佛山科學技術學院陳永等受高熵概念的啟發，在金屬-磷合成中引入了鋰活性元素而不是過渡金屬元素。有趣的是，作為概念驗證，作者成功地合成了一種新的Zn_xGe_yCu_zSi_wP₂固溶體，并首次在F-43m中驗證了其立方體系。

更特別的是，這種Zn_xGe_yCu_zSi_wP₂擁有從9911到4466的寬范圍可調諧區域，其中Zn_0.5Ge_0.5Cu_0.5Si_0.5P₂的構型熵最高。

當作為負極時，Zn_xGe_yCu_zSi_wP₂提供了大的容量（>1500 mAh g^-1）和合適的高平臺（≈0.5 V）儲能，打破了傳統的觀點，即HEM由于其過渡金屬成分而無法作為負極的合金。

圖2. Zn_xGe_yCu_zSi_wP₂的電化學性能

其中，Zn_0.5Ge_0.5Cu_0.5Si_0.5P₂表現出最高的初始庫侖效率（ICE）（93%）、鋰擴散率（1.11×10^-10）、最低的體積膨脹率（34.5%）和最佳的倍率性能（551 mAh g-1，6400 mA g-1），因為其配置熵最大。可能的機制研究顯示，高熵穩定有助于緩沖體積變化，并在很大程度上促進電子傳輸，從而支持鋰離子電池的可逆性、循環性和更好的倍率性能。

總之，這種新型Zn_xGe_yCu_zSi_wP₂固溶體的新發現將為快充鋰離子電池的合金化負極家族注入新鮮血液。另外，大的構型熵在合金負極中的應用可能為材料設計和優化提供一個新的策略，以實現先進的能源儲存。

圖3. Zn_xGe_yCu_zSi_wP₂的電化學機制探究

Understanding the Configurational Entropy Evolution in Metal-Phosphorus Solid Solution for Highly Reversible Li-Ion Batteries. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202300271