随着全球能源结构的转型和对可再生能源需求的不断增长，高效、环保的储能技术成为了研究的热点。锂离子电池虽然已广泛应用于各种领域，但其锂资源的稀缺性和分布不均限制了其进一步发展。钠离子电池（SIBs）因其丰富的钠资源和与锂离子电池相似的工作原理，被视为一种有前景的替代技术。
在此，东南大学吴宇平、贺加瑞，广东工业大学李争晖等人利用原位X射线衍射技术（in situ XRD）首次直接观察到了在钠离子电池充放电过程中准金属团簇的形成和晶体结构转变。
具体而言，作者设计了一种高缺陷超薄的碳纳米片（HDCS）负极材料，并通过实验发现，该种材料在充放电过程中能够形成并稳定准金属团簇，从而显著提高了电池的容量保持率和循环稳定性。
图1. HDCS-8负极的电化学性能
总之，该工作通过原位X射线衍射技术揭示了钠离子电池中准金属团簇的形成和晶体结构转变机制，为设计高性能的碳负极材料提供了新的思路。研究显示，高缺陷超薄碳纳米片（HDCS）材料在充放电过程中形成的准金属团簇和晶体结构转变，使其展现出了优异的容量保持率和循环稳定性。因此，该工作不仅推动了钠离子电池技术的发展，也为碳质材料在储能领域的应用提供了重要的科学依据。
图2. DFT计算
Evidence of Quasi‐Na Metallic Clusters in Sodium Ion Batteries through In Situ X‐Ray Diffraction, Advanced Materials 2024 DOI: 10.1002/adma.202410673