西安交大唐伟教授/东南大学吴宇平教授最新AFM综述：钠离子电池预钠化策略的研究进展和展望！

第一作者：林斯源

通讯作者：唐伟、吴宇平、赵宇鑫、舒程勇

钠离子电池（SIBs）具备元素含量丰富、成本低廉等优点，作为锂离子电池（LIBs）的替代品，已引起研究人员的极大关注。然而，由于固体电解质界面（SEI）的不可逆形成以及钠在负极缺陷中的插层，SIBs的初始库仑效率（ICE）有限，这在一定程度上阻碍了SIBs的大规模商业应用。与预锂化技术类似，预钠化技术被认为是补偿SIBs在初始循环中活性钠损失的最直接、最有效的方法之一。在这种情况下，通过化学/电化学方法向正极/负极材料中预先注入额外的钠离子，以提高电池的寿命和能量密度。

基于此，来自西安交通大学的唐伟教授、舒程勇副教授团队与中国石油天然气集团公司管材研究所赵宇鑫团队及东南大学的吴宇平教授合作，在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》发表题为 “Research Progress and Perspectives on Pre-Sodiation Strategies for Sodium-Ion Batteries” 的综述文章。该综述文章围绕钠离子电池预钠化技术的最新进展，重点总结和讨论了几种关键的钠离子电池预钠化策略，以及预钠化的必要性和意义。同时也提出了目前该领域面临的挑战，并概述了预钠化技术的未来研究方向。

必要性：通过预钠化技术可以在SIB中预先储存一部分钠离子，以补偿活性钠的损失，从而解决全电池循环过程中的缺钠问题。更明显的是，在预钠化过程中形成的预SEI钝化层可以起到隔绝电解液、减缓材料体积膨胀和减少不可逆钠损耗的作用。

意义：预钠化技术在提高负极材料的ICE和全电池系统的循环寿命方面发挥着关键作用。预钠化的作用主要分为三个方面：1）有效补偿了初始循环中活性钠的损失，这是预钠化技术的关键所在。2）在预钠化过程中形成的预 SEI 钝化层增强了界面稳定性，有利于随后形成致密的SEI层。3）预钠化技术提高了电池的长循环稳定性和能量密度。

目前，正极预钠化技术因其操作简单、成本低廉、效果显著而备受关注。正极预钠化的主要方法包括添加自牺牲正极添加剂和使用富钠正极材料。前一种方法需要添加含钠添加剂，这些添加剂在初始充放电过程中会发生电化学氧化，不可逆转地释放出额外的钠离子，以补偿钠的损失。迄今为止，已报道的正极添加剂约有10种，包括Na₂C₂O₄、DPTA-5Na、Na₂S、NaNO₂、NaCrO₂、Na₂NiO₂、Na₂C₄O₄、NaN₃。

富钠正极材料的制备方法是通过电化学或化学方法在材料中预先储存过量的活性钠离子。然而，只有晶体结构中存在空位的正极材料才适合制备富钠正极材料，这就缩小了可用材料的范围。

本综述强调通过钠离子电池预钠化技术补偿不可逆钠离子损失的重要性，主要突出了正极/负极预钠化技术的最新研究进展。此外，回顾了目前已报道的各种预钠化技术的优缺点，并就未来如何实现这些技术的大规模商业应用提供了一些展望和方向。尽管每种预钠化方法仍存在一定的挑战，但它们对于实现高ICE和高能量密度的钠离子电池至关重要，有助于加深对预钠化技术的理解，并期望为实现高能量密度钠离子电池的商业应用提供指导。

Research Progress and Perspectives on Pre-Sodiation Strategies for Sodium-Ion Batteries

唐伟教授简介：西安交通大学化学工程与技术学院教授。2009年毕业于南京理工大学，获学士学位，2016年获新加坡国立大学化学系博士学位。他曾获得新加坡国立大学综合科学与工程研究生院（NGS）奖学金。目前主要研究方向为设计和制造新型纳米材料，以应用于新型纳米材料在新一代能源储存和转换中的应用，如超级电容器和锂/纳/钾离子电池。

吴宇平教授简介：1997年获得中国科学院化学研究所博士学位。1997年至2003年，他先后在清华大学、早稻田大学和开姆尼茨工业大学工作。后于2003年来到复旦大学，2015年调入南京理工大学。现为东南大学教授。他的研究兴趣主要聚焦于能量存储和转换系统及其关键材料。

林斯源：2023年毕业于中南大学，获工学学士学位。目前她在西安交通大学化学工程与技术学院攻读硕士学位，师从唐伟教授。她的研究方向聚焦于钠离子电池的预钠化策略。