能源与动力工程学院范晶教授、宋粉红教授在能源材料领域高水平期刊《Energy & Environmental Materials》（IF=13.8）发表研究论文“Interfacial Charge-Transfer Enhancement via High-Entropy Alloy Regulated MXene Heterostructures for Asymmetric Supercapacitor Applications”。该研究创新性地将高熵合金与MXene材料相结合，成功合成了一种高性能的HEA@MXene异质结电极材料，为开发下一代高能量密度、高功率密度的超级电容器提供了全新的材料设计策略和理论基础。本研究由东北电力大学范晶教授、宋粉红教授团队牵头，联合香港大学、英国肯特大学、西安热工研究院共同完成，宋粉红教授为第一作者，范晶教授、曹扬教授为共同通讯作者。

超级电容器兼具高功率密度、快速充放电与长循环寿命，是衔接传统电容与电池的关键电化学储能器件，在新能源汽车、智能电网等领域应用潜力巨大。但能量密度偏低的短板，难以满足长续航供电、大容量储能等场景需求，研发高性能电极材料以提升能量密度成为研究核心。

本研究针对超级电容器能量密度偏低、难以协同实现高功率密度与长循环稳定性的关键难题，采用一步水热法成功构建CrMnFeCoNi基高熵合金修饰Ti₃C₂T_x MXene异质结构电极材料（HEA@MXene）（图1）。经结构表征与电化学测试表明，HEA@MXene在1 M KOH电解液1 A·g^-1电流密度下，比电容达872 F·g^-1，经10000次循环后电容保持率为83.85%，界面电荷转移阻力显著降低（图2）。以该材料为正极、活性炭为负极组装非对称超级电容器，在640 W·kg^-1功率密度下实现72.66 Wh·kg^-1的高能量密度，10000次循环后电容保持率仍达80.68%（图3）。DFT理论计算证实，高熵合金复合MXene后显著提升费米能级附近电子态密度，增强界面电子传输效率，同时增强OH^-吸附与界面电荷转移。该工作为高性能非对称超级电容器电极材料的设计与开发提供了新思路。

图1 HEA@MXene合成过程示意图

图2 正极材料电化学性能

图3 非对称超级电容器电化学性能

该研究得到了国家自然科学基金和吉林省科技发展计划重点研发项目的联合资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/eem2.70426

初审：李浩然

复审：曹瑞峰

终审：李金韦