钠离子电池凭借资源丰富和成本优势，在大规模储能领域极具潜力，其性能高度依赖于正极材料。层状过渡金属氧化物（NaxTMO2）因其高理论容量和可调电压，是最具应用前景的正极材料体系之一。层状氧化物的堆叠结构（O3型或P2型）传统上被认为由钠含量主导。然而，在高熵或多组分体系中，过渡金属种类增多、相互作用复杂，组成与结构之间的关联变得模糊，传统的“阳离子势”等设计规则失效，使得高性能、高稳定性正极材料的合理设计面临巨大挑战。

为了破解这一设计难题并指明未来材料开发方向，团队创新性地提出 “电负性熵权重（Wχ）” 这一物理化学描述符，首次将离子电负性与构型熵结合，用于量化并预测高熵层状氧化物的堆叠结构倾向。文章通过大量数据统计与机器学习验证了该描述符对预测材料堆叠结构的能力。基于此理论指导，团队成功设计并合成了一种低钠含量的O3型高熵正极材料（O3-Na0.67），材料实现了优异的循环稳定性（200次循环容量保持率93.02%）和倍率性能（1.73 A g⁻¹下容量保持69.1%）。其独特的结构还赋予了卓越的空气/水稳定性，在钾离子电池中也表现出良好性能，展现了该设计策略的普适性与应用潜力。该研究为合理设计复杂组分的高性能电极材料提供了全新的理论方法。

相关研究成果发表于Nature Communications期刊https://doi.org/10.1038/s41467-025-68016-5。论文第一作者为博士研究生甘露，通讯作者为郭玉国研究员。