传统化石能源的大量使用引发了严峻的环境问题，促使人们寻求清洁、可再生且高效的能源存储技术。锂离子电池（LIBs）因其高能量密度、长循环寿命等优势，在多个领域广泛应用。然而，现有LIBs电极材料的性能逐渐逼近极限，难以满足日益增长的高性能需求。过渡金属硫化物/硒化物（TMSs）凭借丰富的氧化还原活性、高理论容量和良好导电性，成为下一代电极材料的有力候选。但TMSs在锂化/脱锂过程中体积变化显著，导致容量快速衰减，且部分TMSs导电性不足，限制了其实际应用。近年来，高熵材料（HEMs）因多组分协同效应带来的优异性能而备受关注。高熵硫化物（HES）作为HEMs的重要分支，具有高配置熵、良好导电性、成分可调性和结构稳定性，展现出巨大潜力。然而，HES的制备面临挑战，传统方法存在高温、耗时和颗粒尺寸较大等问题，难以实现精细的形貌和结构控制。鉴于此，本研究提出基于高熵前驱体的气相硫化策略，成功合成具有核壳结构的HES ((CrMnFeCoNi)S₂)，为高性能LIBs电极材料的设计提供了新思路。

南京大学高峰教授与陆轻铱教授团队创新性地提出"前驱体驱动策略"，成功制备出具有蛋黄壳结构的高熵硫化物(CrMnFeCoNi)S₂，有效解决了传统过渡金属硫化物在充放电过程中体积膨胀严重、循环寿命短的技术瓶颈。该研究通过巧妙结合高熵材料的"鸡尾酒效应"与蛋黄壳结构的协同优势，实现了材料性能的显著提升。一方面，Cr、Mn、Fe、Co、Ni五种金属元素的协同作用（"鸡尾酒效应"）有效稳定了材料晶格结构；另一方面，蛋黄壳结构中的空腔为体积膨胀提供了缓冲空间，多孔壳层则大幅缩短了离子传输路径。这种双重协同效应使得材料展现出卓越的电化学性能：(CrMnFeCoNi)S₂在1 A g⁻¹电流密度下循环1250次后仍保持1375.8 mAh g⁻¹的高比容量，即使在2 A g⁻¹的高倍率条件下，比容量仍可达1310.6 mAh g⁻¹。在合成方法上，研究团队采用低温溶剂热法结合上游气化工艺，实现了蛋黄壳结构的精准调控，有效避免了高温合成过程中常见的元素偏析问题。值得注意的是，该合成策略展现出良好的普适性，已成功拓展至三元、四元硫化物及硒化物体系。此项研究不仅为高熵硫/硒化物的可控合成提供了新思路，更为开发下一代高能量密度、长循环寿命的锂离子电池奠定了重要的材料基础，具有重要的科学意义和应用价值。

图1 (a)高熵(CrMnFeCoNi)S₂蛋黄壳纳米球的合成示意图和(b) Li⁺ 在(CrMnFeCoNi)S₂阳极的嵌入/脱出示意图；(c)与常规材料相比，HES材料内的离子路径。

图2 高熵(CrMnFeCoNi)S₂蛋黄壳纳米球的 (a、b) SEM图像；(c, d) TEM图像；(e) HRTEM图像；(f) SAED图像；(g- 1) EDS图谱。

图3 (a) (CrMnFeCoNi)S₂、(CrFeCoNi)S₂和(CrCoNi)S₂的XRD谱图；(b) (CrMnFeCoNi)S₂的rietveld -细化XRD谱图；(c~h) (CrMnFeCoNi)S₂的XPS光谱；(c) Cr 2p；(d) Mn2p；(e) Fe 2p；(f) Co 2p；(g) Ni 2p；(h) S 2p。

图4 (a) CV曲线和(b) 0.1 A g^-1时的恒流充放电曲线；(c)不同电流密度下的恒流充放电曲线；(d)不同电极在1 A g^-1下的速率性能和(e)循环稳定性；(f) (CrMnFeCoNi)S₂在1 A g^-1下的超长循环。

图5 (a) CV曲线；(b) 1.0 mV s^-1时的电容贡献；(c)不同扫描速率下电容控制的(CrMnFeCoNi)S₂贡献率；(d)奈奎斯特图（插图显示等效电路）；(e) GITT曲线；(f)不同电极的Li⁺扩散系。

图6 (a) SEM图像；(b) TEM图像；(c) XRD图谱；(d)高熵(CrMnFeCoNi)Se₂在1 A g^-1下的速率性能和(e)循环稳定性。

课题组网站：https://lgnano.nju.edu.cn

Luo Y, Zhang C, Su M, et al. Architecting high-entropy yolk–shell chalcogenide nanoarchitectures toward high-performance energy storage. Nano Research, 2025 18(6): 94907510. 

https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907510.