代表工作一：高熵氧化物锂电阳极材料的阳离子协同效应

相对于嵌入反应和合金化反应阳极材料，转化反应材料具有高比容量密度和良好的电化学稳定性。金属氧化物是一种常见的转化反应阳极材料，放电过程中氧化物会转化成金属和氧化锂进行储锂/钠。但受限于离子和电子传导限制，一般的金属氧化物材料仅在纳米颗粒中可以实现优异的电化学性能。高熵氧化物Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2O2在之前的报道中可以以微米级别的颗粒实现高容量和长寿命。揭示该材料的电化学反应机制，在氧化物阳极材料的开发中具有重要意义。

      这项工作在原子和纳米尺度上揭示了Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2O₂在电化学反应中的多阳离子协同作用。电负性更强的元素形成电化学惰性的三维金属纳米网络，使电子传输成为可能。电化学无活性阳离子稳定了氧化物纳米相，该氧化物纳米相与金属相形成外延生长结构，并容纳锂离子。自组装纳米结构，使微米级颗粒绕过了电池应用中传统金属氧化物所需的纳米化预处理，从而使得微米级别的氧化物颗粒实现高容量和长寿命。这表明元素多样性是优化多阳离子电极材料的关键。

       工作详见：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37034-6 

       代表工作二：二硫化钼的储钠机制研究

       同是转化反应材料，二硫化钼作为高比能阳极材料被广泛的应用在锂/钠离子电池中，均可以表现出优异的电化学性质。但是由于其复杂的非晶反应产物，其在钠电中的反应机理一直没有被清楚的解答。另外，在锂电和钠电中，二硫化物都需要与碳复合才能表现出稳定的电化学循环。碳在该体系中的作用也值得被进一步研究去指导材料的改性。

      PDF首先被用于对电化学反应产物的表征。结果显示二硫化在储钠过程中并不是前人所推测的转化为金属钼和硫化钠。相反，二硫化钼只是丢失了其长程有序结构，转化为了MoS_x团簇。这样的结论也得到了X射线吸收谱的证实。而且该反应机制是与碳无关的。通过联用4D-STEM和PDF，我们证明碳在二硫化钼/碳复合物中，起到的是限制二硫化钼储钠产物流失的作用，因此使材料表现出优异的电化学稳定性。

      工作详见：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.1c07743 

      代表工作三：高性能氧化物阴极材料开发

      研究背景：阴极材料目前时二次电池的性能、寿命、成本的瓶颈；氧化物阴极材料是最具前景的锂/钠电阴极材料。

      创新突破：从氧化物阴极材料的结构特点出发，对材料的锂/钠离子层，过渡金属层，层间排列进行改造。设计合成了系列优异电化学性能的阴极材料。

      碱金属层优化：通过共沉淀法设计合成了钾离子掺杂的Na_0.67-xK_xMn_0.72Ni_0.14Co_0.14O₂ 系列P2型钠离子电池阴极材料。成功得到了高倍率性能和高倍率下高循环稳定的钾离子掺杂层状钠离子电池阴极材料。

      工作详见：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013468616318904 

      根据钠电层状材料中钠比较容易发生离子交换的特点，通过锂钠离子交换，实现室温锂电层状材料合成。将层状钠电材料在锂电电解液中浸泡后，锂离子可以成功的进入层间八面体位，并且和表现出优异的电化学性能。

     工作详见：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.1c00962 

     过渡金属层优化：将高熵概念引入高循环稳定性层状钠电阴极材料的设计，并通过固相法实现了材料的合成。电化学性能显示该高熵阴极材料相比同类型的非高熵材料表现出了优异的电化学循环稳定性。

     工作详见：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2752-5724/ac8ab9/meta 

     复合型材料设计：在传统的Mn，Ni基材料上加入了铁和钛来增加材料的能量效率和循环稳定性，通过调节钠离子层的钠含量实现了层排列的调节，最终合成可PO双相共生的材料，并且表现出比纯相材料更优异的电化学性能。

     工作详见：https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2021/ta/d1ta00627d 

[1] K. Wang, W. Hua, X. Huang, D. Stenzel, J. Wang, Z. Ding, Y. Cui, Q. Wang, H. Ehrenberg, B. Breitung, C. Kübel, Xiaoke Mu, Synergy of cations in high entropy oxide lithium ion battery anode, Nat Commun 14, 1487 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-37034-6

[2] K. Wang, W. Hua, Z. Li, Q. Wang, C. Kübel, X. Mu, New Insight of De-/sodiation Mechanism of MoS2: Sodium Insertion in Amorphous Mo-S Clusters, ACS Appl. Mater. Interfaces. 13 (2021) 40481–40488. https://doi.org/10.1021/acsami.1c07743

[3] W. Hua#, S. Wang#, K. Wang#, A. Missyul, Q. Fu, M. Susana, D. Darma, H. Li, V. Baran, L. Liu, C. Kübel, J.R. Binder, M. Knapp, H. Ehrenberg, S. Indris, Li+/Na+ Ion Exchange in Layered Na2/3(Ni0.25Mn0.75)O2: A Simple and Fast Way to Synthesize O3/O2-Type Layered Oxides, Chem. Mater. 3 (2021). https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.1c00962

[4] K. Wang, Z. Wu, G. Melinte, Z. Yang, A. Sarkar, W. Hua, X. Mu, Z. Yin, J. Li, X. Guo, B. Zhong, C. Kübel, Preparation of intergrown P/O-type biphasic layered oxides as high-performance cathodes for sodium ion batteries, J. Mater. Chem. A. 9 (2021) 13151-13160. DOI: 10.1039/D1TA00627D

[5] K. Wang, Z.-G. Wu, T. Zhang, Y.-P. Deng, J.-T. Li, X.-D. Guo, B.-B. Xu, B.-H. Zhong, P2-type Na0.67Mn0.72Ni0.14Co0.14O2 with K+ doping as new high rate performance cathode material for sodium-ion batteries, Electrochim. Acta, 216 (2016) 51-57. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.09.003