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穩定性。在這些材料中有高熵氧化物（HEO），其穩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，正如卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的納米技術專家HorstHahn團隊的科學家所發現的那樣。研究人員在NatureCommunications雜志上報道了他們的發現。

可持續能源供應需要可靠的存儲系統用于固定和移動應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??環穩定性，即可能的充電和放電過程的數量而沒有任何容量損失。由于其高穩定性，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納米技術研究所（INT）和卡爾斯魯厄納米微設施（KNMF）科學家的科學家們現在第一次擁有證明了HEO作為可逆鋰儲存轉換材料的適用性。基于電化學材料轉換的轉換電池允許增加存儲的能量，同時減少電池重量。科學家們使用HEO生產基于轉換的電極，這些電極在500次以上的充電循環中存活，沒有任何明顯的容量降低。

KITINT的主任HorstHahn教授的納米結構材料小組是高熵氧化物研究的先驅之一。科學家們發表了幾篇關于這些新材料的罕見出版物這已經被認識幾年了。HEO的特殊性質來自熵穩定。這使得它們與已知的已知的高熵合金相當。熵穩定的HEO是含有五種或更多種相同量的不同金屬陽離子并呈現單相晶體結構的復合氧化物。雖然元素的典型晶體結構差異很大，但它們形成了一個聯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，使材料穩定，可能是因為它損害了晶格中缺陷的遷移。

“由于高穩定性，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的結構及其對轉化反應的影響。他們發現去除一種元素只會降低熵并對循環穩定性產生不利影響。每個單獨的元件影響TM-HEO的電化學行為，使得材料可以適應各種應用。結果是電極材料系統開發的模塊化方法。“我們的研究表明，熵穩定的HEO與傳統的轉換材料有很大不同，”HorstHahn說。“然而，要開辟其儲能應用的全部潛力，需要進一步研究。”