综述：钠电池的碳工程：兼具材料设计与混合系统创新的多功能架构

《Chemical Society Reviews》：Carbon engineering for sodium batteries: multi-role architectures bridging material design and hybrid system innovation

钠离子电池中碳基材料的多角色工程与混合范式研究，揭示材料结构化学特性与电化学性能的关联机制，提出包含标准、增强、生存三种工作模式的混合电池架构，为宽场景应用提供理论指导并指出界面动态演变和相变调控等关键挑战。

　　

钠（Na）电池正成为可持续能源存储解决方案，但其性能受到一些固有挑战的制约，例如离子传输缓慢、枝晶形成以及界面不兼容性。基于碳的材料具有高度可调的物理化学性质，能够为各种钠电池系统提供多样化的功能，以克服这些限制。在这篇综述中，我们首先探讨了碳材料在四种钠电池类型中的多功能应用。接着，我们建立了一个功能-性能矩阵，将碳的结构和化学性质（包括晶格间距、缺陷密度、石墨化程度和孔隙结构）与电化学性能之间的关系联系起来，以指导特定电池设计中的材料选择。基于这些见解，我们提出了一种混合钠电池概念，该概念利用了碳的双重能力：通过插层作用储存钠离子（Na⁺）以满足能量存储需求，同时利用缺陷引导的钠沉积过程来满足功率输出需求。该系统集成了三种适应性运行模式：标准模式、增强模式和生存模式，能够针对从消费电子到电网存储以及极端环境等各种应用场景进行优化。最后，我们指出了碳工程中的关键挑战，例如在模式切换过程中界面的动态变化以及混合系统中的潜在相变现象。通过将多尺度碳设计与混合电池电化学相结合，这篇综述为通过碳工程开发具有广泛应用兼容性的钠电池提供了路线图，同时解决了可持续能源存储领域中的基础和技术难题。