钠应用于宽温域金属电池的研究

由于锂供应的有限性和高成本，锂离子电池（LIBs）很难满足未来的市场需求，而钠离子电池（SIBs）因钠具有~2.75%的高地壳含量和低廉的价格，被认为是LIBs的潜在替代品。虽然SIBs的物理化学性质和运作原理与LIBs类似，但Na+的质量和半径（1.02 Å）比Li+大得多，导致SIBs的能量密度受限。因此，寻找合适的电池体系是SIBs大规模应用的重要途径。

得益于LIBs的研究经验，SIBs正极的研究已经取得显著进展，部分甚至达到了商业化水准，例如钠电池材料NaFSI,双（氟磺酰）亚胺钠。

然而，对于SIBs负极而言，Na+大的离子半径造成更加严重的体积效应，简单的模仿LIBs负极是不可行的。

例如用作LIBs负极的石墨，虽然具有314 mA h g−1的理论储锂能力，但由于Na+较大的半径和热力学不稳定性，并不适合储钠。目前，适合SIBs负极的有合金化、转换反应和键嵌入式反应，其中，钠金属具有~1166 mA h g−1高的理论比容量和−2.71 V的低氧化还原电位，可以用作钠金属电池（SMB）电极材料进而提高其能量密度。

目前，Na-S，Na-O2/CO2，Na-SO2，Na-Se，NaFSI等SMB体系正被探索。图展示了近些年钠金属电池的发展历程和重要的突破，例如，2015年报道了添加有六氟磷酸钠的醚类电解液，2021年报道了能量密度超200 Wh kg−1的稳定SMB，2023年报道了通过原位自发反应构建的Na2Se/V杂化界面助力对称电池和全电池在−40 °C环境中展现出优异的低温电化学性能。