综述：钠离子电池中电解质和电极材料的创新及界面构建策略

《Coatings》：Innovation of Electrolyte and Electrode Materials and Interface Construction Strategies in Sodium-Ion Batteries

　　

钠离子电池（SIBs）因其丰富的钠资源、低成本和类似锂离子电池（LIBs）的工作原理，在大规模储能方面具有前景，然而其商业化受到低能量密度、不足的循环稳定性和安全问题的阻碍，这些本质上归因于电解质、电极材料及其界面行为的优化不足。本文从三个核心角度系统综述了SIBs的最新研究进展：电解质系统优化、电极材料设计和电极/电解质界面工程。对于电解质，研究人员阐述了液态有机、固态和水电解质的优化策略；对于电极材料，研究人员总结了正极和负极材料的研究进展和改性方法；对于界面调控，研究人员阐明了电极/电解质界面的形成机制、表征技术和构建策略。通过定量比较不同技术路线的优势和局限性，研究人员进一步提出了SIBs在电解质创新、电极材料设计和界面优化方面的优先未来研究方向。本工作旨在通过系统梳理电解质-电极-界面协同的技术路线，并明确后续优化的研究重点，为高性能SIBs的发展提供理论指导和技术参考。

2. Innovation in Electrolyte Systems

电解质作为钠离子电池（SIBs）的核心组成部分，不仅承担着钠离子（Na⁺）在正负极之间的传输介质作用，还直接参与电极/电解质界面的形成过程，对电池的电化学性能、安全性和寿命产生决定性影响。理想的SIBs电解质应具备高离子电导率、宽电化学稳定窗口、良好的热稳定性和化学稳定性、与电极材料具有较强的兼容性，以及低成本和环境友好性。传统碳酸酯基电解质尽管具有高离子电导率和良好电极润湿性，但在界面不稳定性、固有安全风险、窄温域适应性和有限电化学窗口等方面存在关键缺陷，限制了SIBs向高能量密度、长循环寿命和宽温域应用的发展。

2.1. Liquid Organic Electrolytes

针对上述挑战，研究人员开发了多维度的电解质工程策略。在液态电解质领域，创新集中在调控溶剂、钠盐和添加剂的分子结构与相互作用。局部高浓度电解质（LHCEs）通过引入非溶剂稀释剂（如HFE），克服了高浓度电解质高粘度、高成本的缺点，同时维持了“离子-对-聚集体”主导的稳定界面溶剂化结构。Ding等人的研究表明，将HFE引入NaPF₆/EC电解质中设计的LHCEs，通过调控溶剂化结构诱导电极表面形成富含NaF的固体电解质界面（SEI），显著提升了电池的循环稳定性。Ingebrand等人进一步证实，与传统碳酸酯基电解质相比，LHCEs能在高电压正极表面形成更薄且更稳定的正极电解质界面（CEI），使硬碳||NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂软包电池在200次循环后容量保持率提升37%。醚基电解质因其低粘度、低熔点和弱溶剂化能力，在实现快充和优异低温性能方面展现出独特优势。Zhang等人通过精细调控DME和MeTHF的摩尔比，构建了有利于快速钠离子传输和脱溶剂化的溶剂化结构，显著提升了硬碳电极的倍率性能。在钠盐方面，NaPF₆以及新兴的NaFSI和NaDFOB引起持续关注，因为盐化学直接影响离子传输、热稳定性和界面相形成。功能添加剂（如含氟的FEC、含硫的DTD和PS、含硼的TMSB）是最经济有效的策略之一，通过优先在电极表面发生氧化还原反应，定向构建稳定的界面层。Liu Deshuai等人的研究显示，FEC和PS双添加剂协同作用，可在电极表面形成含有烷基磺酸钠和氟化钠的CEI/SEI膜，使NFM||HC软包电池在1 C倍率下600次循环后容量保持率高达85.1%。Long等人发现，引入三(三甲基硅氧基)硼酸酯（TMSB）可削弱Na⁺与溶剂分子间的相互作用，促进Na⁺脱溶剂化，并参与形成稳定界面，使NFM||Na电池在1 C下200次循环后容量保持率从72.03%提升至86.38%。

2.2. Solid-State and Aqueous Electrolytes

面对安全性的终极追求，固态电解质研究取得显著进展，主要包括聚合物固态电解质、无机固态电解质以及结合两者优势的复合聚合物固态电解质。聚合物体系（如PEO基）具有良好柔韧性和易加工性，但室温离子电导率低是应用瓶颈。Du等人开发的智能凝胶聚合物电解质在120 °C以上发生进一步交联，阻断离子传输，从而显著增强软包电池的安全性。无机体系，特别是NASICON型结构的Na₃Zr₂Si₂PO₁₂（NZSP），展现出高离子电导率和机械强度。Akbar等人研究的Sb掺杂NZSP（NZSbSP）在60 °C下表现出更高的钠离子电导率和迁移数，其Na‖NZSbSP‖Na对称电池可稳定循环3055小时。复合聚合物电解质通过将无机填料（如LLTO、TiO₂）分散在聚合物基体中实现性能互补。Helaley等人开发的PEO-LLTO-TiO₂复合电解质在55 °C下离子电导率达0.20 mS cm^?1，并利用原子层沉积技术在正极材料表面修饰TiO₂，进一步降低界面阻抗，稳定了Na_0.7MnO₂基电池超过100次循环的性能。对于低成本、高安全的大规模储能场景，水电解质是富有吸引力的选择，但其窄电化学窗口是主要限制。通过采用“盐包水”高浓度策略或调节pH值，可有效拓宽稳定窗口。Zhu等人报道了富钠水合钠锰氧化物（NaMnO₂·0.1H₂O），将充电截止电位提升至1.4 V，实现199.9 mAh g^?1的比容量。Zhang等人使用结合TBAH和Cl^?的碱性电解质，有效抑制了H⁺插入和氢氧化锰钝化层的形成，从而增强了MnO₂正极的性能。Luo等人针对Na₃Zr₂Si₂PO₁₂（NZSP）电解质的高界面电阻和严重钠枝晶生长问题，提出了一种界面定向集成的三明治结构设计。通过在NZSP阳极侧引入人工SbF₃层，与Na金属原位反应形成Na₃Sb/NaF复合导电层，显著改善了界面润湿性并抑制了枝晶生长；同时在阴极侧涂覆柔性PVDF层以容纳体积膨胀并增强固-固接触。得益于这种双侧界面设计，Na/NZSP/Na对称电池实现了1.9 mA cm^?2的临界电流密度和超过2600小时的稳定循环，而Na₃V₂(PO₄)₃基全电池在0.5 C下2100次循环后容量保持率仍达90.0%。

2.3. Summary and Future Directions

未来电解质系统的创新将朝着多功能集成和精准调控方向发展。首先，新型电解质组分的设计至关重要，如开发新型钠盐（如单价螯合硼酸盐）、多功能溶剂（如氟化醚、砜类）和高效多功能添加剂，同时实现高氧化稳定性、不可燃性和优异界面成膜能力。其次，混合电解质系统（如液-固混合物）可能成为平衡界面接触和安全性的有效途径。此外，开发在过充、过放、高温等滥用条件下能自动触发保护机制的智能响应型电解质，将是提升电池本征安全性的前沿方向。最后，通过理论计算和机器学习指导电解质的理性设计，将加速新材料的发现和优化过程，最终有望支持高能量密度、高安全性和宽温域钠离子电池的协同突破。

3. Innovative Design of Electrode Materials

电极材料作为钠离子电池储能的核芯，其结构特征、电子/离子传导能力和机械稳定性直接影响电池的容量、电压平台、倍率性能和循环寿命。由于钠离子半径大于锂离子且标准电极电位更高，适用于锂离子电池的典型电极材料（如石墨负极、LiCoO₂正极）并不完全适用于钠离子电池。因此，开发具有高可逆容量、合适工作电位、优异结构稳定性和快速钠离子传输动力学的新型电极材料成为研究关键。

3.1. Cathode Materials

正极材料的研究围绕三大体系展开。层状过渡金属氧化物（NaTMO₂）通过元素掺杂和微观结构控制来稳定晶体结构。Chen等人通过形貌控制合成了层状自组装微球Na_0.7Mn_0.6Ni_0.3Co_0.1O₂，其独特的球形结构增大了电极与电解质的接触面积，提高了钠离子传输效率，在26 mA g^?1下表现出200.12 mAh g^?1的高初始容量，100次循环后容量保持81%。Yang等人在O3型Na_0.9Cu_0.12Ni_0.33Mn_0.4Ti_0.15O₂表面构建TiB₂涂层，有效隔离了电解质与电极的直接接触，抑制了副反应，在500 mA g^?1下250次循环后容量保持率从80.07%提升至93.90%。聚阴离子化合物因其稳定的框架结构和可调工作电压，在高安全长寿命应用中展现出优势。Liu等人通过系统优化电极负载、导电添加剂和电解质组成，显著提升了Na₄Fe₃(PO₄)₂P₂O₇正极的倍率性能和循环稳定性，并成功组装了具有实用潜力的全电池。普鲁士蓝类似物（PBAs）因其开放框架和低成本受到关注。Kuang等人通过共沉淀法合成镍锰双金属PBAs，调控电化学惰性Ni和活性Mn的比例，合理控制充放电深度，使Ni_0.1Mn_1.9HCF电极在500 mA g^?1下100次循环后容量保持70.5%。Yan等人采用原位聚合将聚苯胺（PANI）包覆在铁基普鲁士蓝（FeHCF）表面，该包覆层增强了导电性并抑制了金属离子溶解，使FeHCF@PANI在10 C高倍率下仍保持105.4 mAh g^?1的容量，700次循环后容量保持率高达91.4%。

3.2. Anode Materials

负极材料方面，硬碳（HC）是目前最具商业化前景的候选材料，但其低初始库仑效率（ICE）和斜坡电压平台限制了性能突破。Jia等人以废弃花生壳为原料，通过水热法和高温碳化制备高性能硬碳，其层状结构有利于电解质润湿，在30 mA g^?1下表现出357.55 mAh g^?1的可逆容量。Feng等人通过优化前驱体聚合反应，精确构建了具有超微孔隧道结构（UMTS）的硬碳。UMTS不仅促进钠离子快速传输，其弱毛细效应还减少了电解质分解，使材料在酯基电解质中达到90.9%的超高ICE和357.2 mAh g^?1的优异可逆容量。对于体积效应显著的合金负极，纳米化、碳复合、球磨辅助制备和三维结构设计是有效解决方案。Sun制备的3D Cu@Bi电极通过分级多孔结构提供体积变化缓冲空间和快速离子传输通道，实现了超长循环寿命（10 A g^?1下15,500次循环，容量保持率67.5%）和优异倍率性能（40 A g^?1下352 mAh g^?1）。Yang等人设计了功能化硫掺杂Ti₃C₂T_x限域Sb复合材料（Sb/STi₃C₂T_x），通过形成强Ti-S-Sb化学键有效抑制锑的体积膨胀并增强界面反应动力学，使负极在5.0 A g^?1下保持450.9 mAh g^?1的高容量。转换反应负极通过构建独特微观结构改善反应动力学和缓冲体积变化。Qiu等人通过准化学气相沉积法在泡沫铁上构建了三维花状碳包覆Fe₂P纳米片，该结构缩短了Na⁺迁移路径并增强了电极/电解质接触，从而实现了超高面积容量和优异循环稳定性（5 mA cm^?2下2000次循环后容量保持81%）。

4. Construction and Regulation Strategies of Electrode/Electrolyte Interface

电极与电解质之间的界面是钠离子电池中最复杂且动态变化的区域，其稳定性直接决定电池的库仑效率、循环寿命和安全性。界面面临的挑战源于其动态性和复杂性：界面并非静态，而是在首次循环及后续循环中持续演变，其组成和结构受电极材料、电解质配方和电化学条件（电压、电流、温度）的深刻影响；钠基SEI/CEI的本征特性与锂基不同，通常被认为更厚、更不稳定且机械强度更弱，导致更易开裂和再生，持续消耗活性钠和电解质；此外，界面副反应的多样性，包括电解质的还原/氧化分解、过渡金属离子溶出、气体产生以及高倍率或低温下钠枝晶的潜在生长，构成重大挑战。

4.1. Formation Mechanism and Evolution Law of Electrode/Electrolyte Interface

电极/电解质界面的形成是一个动态复杂过程，涉及电解质的还原/氧化分解、电极材料的溶解以及界面反应产物的沉积和溶解。在钠离子电池中，界面膜的形成机制和演变与电解质组成、电极表面特性和电化学条件密切相关。Battaglia等人利用2D和3D中子成像技术首次直观研究了钠离子电池中电解质降解的影响，揭示了电解质类型与钠沉积机制的关系：基于碳酸丙烯酯的电池比基于二甲氧基乙烷的电池显示出更大的钠沉积面积。Fitzpatrick等人采用硬X射线光电子能谱（HAXPES）和飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）等先进分析技术，获得了硬碳负极上SEI在循环过程中化学组成和结构变化的深度分辨信息，研究结果表明电池配置显著影响SEI的演变，进而影响电池性能，这对传统半电池实验提出了挑战。Guo等人研究了钠离子电池中库仑效率（CE）异常的起源，发现正极半电池测试中常见的V形CE异常源于电解质与钠金属对电极的界面相互作用，而非正极本身。线性碳酸酯溶剂（如DMC）与钠金属反应生成高活性烷基自由基，随后攻击环状碳酸酯，引发界面持续副反应，增加界面阻抗并加速性能退化。

4.2. Interface Modification and Regulation Strategies

为构建稳定高效的电极/电解质界面，研究人员开发了多种界面修饰与调控策略，主要包括电解质添加剂工程、电极表面修饰、新型粘结剂设计和原位/非原位界面层构建。电解质添加剂工程是最经济有效的界面调控手段之一。Liu Deshuai等人研究的FEC+PS双添加剂电解质配方，使软包电池在1 C倍率下600次循环后容量保持率达85.1%，形成的含ROSO₂Na和NaF的CEI/SEI膜具有高机械强度和良好柔韧性，显著增强了电极/电解质界面的稳定性，有效抑制了过渡金属溶出和钠沉积。Long等人将TMSB引入电解质，TMSB优先在NFM正极表面形成稳定均匀的界面层，增强电极-电解质界面稳定性并减少过渡金属离子溶解，同时削弱Na⁺与溶剂分子的相互作用，促进Na⁺脱溶剂化，使NFM||Na电池在1 C下200次循环后容量保持率从72.03%提升至86.38%。电极表面修饰通过在电极材料表面构建物理或化学保护层，防止电极与电解质直接接触，从而抑制副反应发生。Maejima等人合成氧化铝包覆的Na_5/6[Ni_1/3Mn_1/6Fe_1/6Ti_1/3]O₂正极材料，在半电池中循环50次后容量保持率为93%，库仑效率>99%，显著优于未包覆材料（容量保持率76%，库仑效率92%）。新型粘结剂设计通过开发具有特定功能基团的水系或功能粘结剂，改善电极的机械完整性，抑制电极材料体积变化，并参与界面膜形成。Xian等人提出了一种新型复合水溶性粘结剂系统（LA133/LS），结合了LA133和生物质来源的木质素磺酸钠（LS）。LA133中的氰基与硬碳表面缺陷位点形成强化学吸附，LS中的酰胺、羧基和磺酸基通过可逆捕获Na⁺促进其在电极内传输，并通过路易斯酸碱作用改善Na⁺脱溶剂化。实验结果表明，使用LA133/LS（质量比1:1）作为粘结剂的硬碳电极初始库仑效率达83.5%，在0.05 A g^?1下平均可逆比容量为353.17 mAh g^?1，并形成了以无机物为主并含一定有机物组成的稳定SEI膜。原位/非原位界面层构建通过化学或电化学方法在电极表面预先构建或原位形成稳定的人工界面层，以增强界面稳定性。Yang等人提出了一种原位构建人工正极电解质界面（CEI）层的策略，修饰后的Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂电极在0.1 C下提供150 mAh g^?1的优异可逆容量，在1 C下200次循环后容量保持率为84%（原始材料为67%），且表现出显著的空气耐受性，环境暴露7天后仍保持96%的初始容量。

4.3. Application of Advanced Characterization Techniques and Theoretical Simulations in Interface Research

对电极/电解质界面形成机制和演变规律的深入理解离不开先进表征技术和理论模拟的支持。Battaglia等人利用中子成像技术直观研究了钠离子电池中的电解质降解和钠沉积机制，首次通过3D中子成像展示了钠金属电极表面的化学反应。Fitzpatrick等人采用HAXPES和ToF-SIMS等先进分析技术，获得了硬碳负极上SEI在循环过程中化学组成和结构变化的深度分辨信息，揭示了电池配置对SEI演变的重要影响。在理论模拟方面，Zhang等人通过量子力学、分子动力学计算和电化学分析测试，研究了石油焦基钠离子电池负极与电解质的兼容性，发现醚基电解质因其较高的LUMO能级和更好的还原稳定性，有利于在电极表面形成薄而稳定的SEI膜。Wang等人通过精确控制SnCl₂前驱体含量，设计了具有优化比表面积和可调Sn团簇尺寸及Sn单原子/团簇比例的锡基氮功能化碳（Sn-NFC）结构，结合同步辐射光谱和密度泛函理论揭示了Sn单原子和团簇的共存通过配位Sn-N键和团簇介导的电荷再分布增强了Na⁺吸附和电子导电性。

5. Results and Discussion

本节基于文献中报道的代表性研究成果进行综合分析，而非作者获得的实验数据。对不同电解质系统、电极材料和界面工程策略的比较评估基于已发表研究，每项数据和结论均附有具体引用。

5.1. Effectiveness Evaluation of Interface Engineering Strategies

电解质添加剂工程因其简便性和低成本而成为最广泛应用的界面调控方法。含氟添加剂（如FEC）通常诱导形成富含NaF的SEI/CEI膜，具有高离子电导率和机械强度，显著提升石墨或硬碳负极的循环稳定性，但单独使用时可能无法完全抑制高电压正极上的副反应。含硫添加剂（如DTD、PS）能引入柔性硫酸盐/磺酸酯组分，增强界面膜韧性并改善离子传输，在高温条件下表现尤为出色。含硼添加剂（如TMSB）削弱Na⁺与溶剂分子的相互作用，促进脱溶剂化并参与形成稳定界面层，对倍率性能和抑制过渡金属溶解具有独特优势。值得注意的是，双添加剂或多功能添加剂系统常表现出协同效应，例如FEC+PS双添加剂系统在NFM||HC软包电池中600次循环后容量保持率达85.1%，优于单一添加剂。然而，过高的添加剂浓度会导致界面层过厚或产生有害副产物，需要针对具体体系精细优化最佳浓度。电极表面修饰通过在活性材料表面构建物理屏障（如Al₂O₃、TiO₂、PANI涂层），直接隔离电极与电解质接触，从根本上抑制副反应。例如，Al₂O₃涂层使Na_5/6[Ni_1/3Mn_1/6Fe_1/6Ti_1/3]O₂正极在半电池中50次循环后容量保持率达93%，显著高于未涂覆的76%。PANI包覆的FeHCF正极在10 C高倍率下保持105.4 mAh g^?1的容量，700次循环后容量保持率91.4%。但涂层厚度和均匀性至关重要：过厚增加扩散阻抗，过薄无法提供有效保护。新型粘结剂设计从电极机械完整性和界面化学协同的角度解决界面稳定性问题。功能粘结剂（如LA133/LS复合物）利用极性官能团化学吸附在活性材料表面，可逆捕获/释放Na⁺，并参与界面膜形成。硬碳电极使用LA133/LS粘结剂后初始库仑效率提升至83.5%，并形成稳定SEI膜。其局限性在于功能粘结剂的合成相对复杂，电化学稳定性和加工兼容性需进一步验证。原位/非原位人工界面层构建代表了更主动的界面设计方法。Yang等人原位构建的人工CEI层使Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂正极在1 C下200次循环后容量保持率从67%提升至84%，并显著增强了材料的空气稳定性。该策略的优势在于界面层的组成、厚度和结构可预先设计，但技术复杂度高，与现有电池制造工艺的兼容性有待提高。

5.2. Analysis of the Matching Between Technical Challenges and Solutions

平衡高能量密度和高安全性是钠离子电池面临的核心挑战之一。一方面，可通过开发高电压正极材料（电压>4.2 V）和高容量负极材料（如合金、转换反应材料）提升能量密度，但高电压正极常与电解质兼容性差，导致界面不稳定和容量衰减。解决方案包括开发高电压稳定电解质（如LHCE、氟化电解质）和正极表面包覆。Ingebrand等人的研究表明，LHCE显著提升了高电压硬碳||NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂全电池的循环稳定性。另一方面，固态电解质可从根本上解决安全问题，但室温离子电导率和界面接触问题亟待解决。复合聚合物电解质可能是平衡性能的有效途径。长循环寿命的实现需要稳定的电极结构和界面。对于体积变化大的电极材料（如合金、转换反应），通过纳米化、碳复合和结构设计可有效缓解体积效应。Sun等人通过分级多孔结构使3D Cu@Bi电极实现超长循环寿命（15,500次循环）。对于界面不稳定问题，可通过电解质添加剂工程和电极表面修饰构建稳定界面膜。宽温域适应性对钠离子电池的实际应用至关重要。低温性能主要受限于电解质离子电导率和界面脱溶剂化动力学，通过使用低粘度溶剂（如醚类）、弱溶剂化电解质和低阻抗界面设计可改善低温性能。Tang等人通过阴离子筛选发现，PF₆^?在醚基电解质中有利于形成富含无机物的SEI，增强界面稳定性并加速Na⁺传输，改善低温电荷转移动力学。高温性能主要受限于电解质分解和界面副反应，通过使用热稳定钠盐（如NaFSI）、高温成膜添加剂和电极表面修饰可改善高温性能。Sun等人筛选了一系列硅氧烷分子作为电解质添加剂，发现八甲基三硅氧烷（MDM）因其独特的Si→CH₃给电子能力，倾向于与阴离子相互作用，削弱P-F键，促进富含NaF的SEI形成，显著提升了商业Sn颗粒在60 °C下的循环性能。成本控制是钠离子电池商业化的重要考量。通过使用富钠材料（如Fe/Mn基正极、生物质硬碳负极）、简化制备工艺和开发低成本电解质系统，可有效降低电池成本。Jia等人以废弃花生壳为原料制备高性能硬碳，为低成本负极材料开发提供了范例。

5.3. Scenario-Oriented Optimal Technical Route and Material Combination

针对大规模储能场景，核心要求是长循环寿命（>3000次）、高安全性（无热失控）、优异倍率性能和适中能量密度，最佳材料组合为Fe/Mn基层状氧化物或低缺陷普鲁士蓝类似物正极，搭配生物质衍生硬碳（超微孔隧道结构）负极，匹配局部高浓度碳酸酯电解质和FEC/TMSB复合添加剂，并辅以阴极ALD Al₂O₃薄涂层和阳极LA133/LS复合水基粘结剂。针对低温运行环境，核心要求是优异低温电化学性能（?40 °C至25 °C正常工作和?20 °C下1 C容量保持率≥60%），最佳材料系统为Na₃V₂(PO₄)₃正极和Sb/STi₃C₂T_x复合合金负极，搭配醚基电解质和PF₆^?阴离子修饰，界面调控采用阴极原位CEI构建和阳极DTD添加剂优化SEI。针对低成本应用场景，核心要求是超低材料与制备成本、适中循环寿命（>1000次）和能量密度（≥200 Wh kg^?1），最佳材料组合为未掺杂Mn基层状氧化物正极和商业石油焦基硬碳负极，搭配常规碳酸酯电解质和单FEC添加剂，界面调控依靠阴极液相聚苯胺包覆和阳极木质素磺酸钠改性PVDF粘结剂。

6. Summary and Outlook

本文系统综述了钠离子电池在电解质系统创新、电极材料设计和电极/电解质界面工程方面的最新研究进展。在电解质系统方面，液态有机电解质仍是研究最广泛和应用最广的系统，局部高浓度电解质（LHCEs）和醚基电解质分别在高电压兼容性和快充/低温性能方面展现出独特优势；固态电解质因高安全性受到关注，特别是NASICON型无机固态电解质和复合聚合物电解质在离子电导率和界面兼容性方面取得显著进展；水电解质则通过高浓度策略和新型电极材料开发不断拓宽电化学窗口和应用范围。在电极材料方面，正极材料研究主要围绕层状氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝类似物三大体系，元素掺杂、表面包覆、形貌控制和缺陷工程等策略有效提升了正极材料的结构稳定性和离子传输能力；负极材料以硬碳为主，通过前驱体选择和热处理工艺优化持续提升初始效率和容量，合金类和转换反应类负极则通过纳米结构设计和碳复合策略缓解体积效应并增强循环稳定性。在界面工程方面，开发了电解质添加剂工程、电极表面修饰、新型粘结剂设计和原位/非原位界面层构建等多种策略，结合先进表征技术和理论模拟，深入揭示了界面形成机制和演变规律，为高性能钠离子电池界面的理性设计提供了指导。尽管钠离子电池研究取得显著进展，但其实际性能与锂离子电池相比仍有差距，特别是在能量密度、循环寿命和低温性能方面。未来研究应聚焦于：电解质系统的创新与集成（开发新型钠盐、多功能溶剂和高效添加剂，研究液-固电解质混合系统，开发智能响应型电解质）；电极材料的多尺度精准设计（原子级掺杂、纳米级形貌控制和微米级结构组装协同优化，开发新型高性能正极和负极材料）；界面动态演变机制与调控（发展先进原位/操作态表征技术，研究不同工况下的界面行为，探索人工界面层的精准构建）；全电池设计与系统集成（加强电极材料与电解质的兼容性研究，研究极端工况下的性能退化机制，推动工程化研究）；可持续性与成本控制（开发基于富钠元素的电极材料，探索生物质原料和绿色合成路线，研究回收与再生技术）。钠离子电池作为锂离子电池的重要补充或替代技术，在大规模储能、低速电动车、备用电源等领域具有广阔应用前景，随着材料创新、界面工程和制造技术的不断进步，其性能将持续提升、成本持续降低，为实现“双碳”目标和能源结构转型提供有力支撑。