由于锂资源和镍、钴等原料价格的逐年上涨，锂离子电池的制造成本节节攀升。在两轮车和储能市场中，锂离子电池因其价格因素缺乏竞争力，而钠离子电池因其低廉的成本受到人们的广泛关注。钠离子电池被认为是锂离子电池的有希望的补充，可用于大规模储能应用。
本课题组致力于开发高性能的钠离子电池正负极等关键材料，包括层状氧化物正极、聚阴离子化合物正极、碳负极材料，并努力推进其产业化应用。具体研究了层状化合物正极材料的可控合成、电化学性能、储存性能等；聚阴离子型正极材料的合成以及包覆；硬碳原材料的选择和改性开发等方向。
（1）聚阴离子正极材料的合成、改性与工业放大
近日，课题组在钠电正极材料Na3V2(PO4)3和Na3Fe2PO4P2O7等的技术开发中取得重要进展，成功实现材料的500克量级以上稳定生产制备，目前正在进行中试生产。结合十年前发明的储钠（锂）硫化物负极材料技术，发明了高能量密度的新型钠离子电池，有望推进钠离子全电池的产业化与商业化应用。
（2）层状氧化物正极材料的合成与机制研究
以共沉淀技术为基础，合成出不同组分的层状化合物正极材料前驱体， 采用表面包覆、体相掺杂等手段调控正极材料的组成与性能，提升正极材料的循环性能与高电压性能。结合原位分析等技术，探究正极材料的空气稳定性、电极与电解液间的界面反应、正极材料的结构相变机理等。
（3）硬碳相关机理研究以及原材料的选择和改性开发
近日，课题组在探究钠电硬碳负极材料的储钠机理上取得重要进展，通过研究建立了硬碳负极材料微观结构和储钠机理之间的联系。平台容量在组装全电池中起到关键的作用，因此提高平台容量是提高未来钠离子全电池容量的关键因素。研究表明，具有较大的层间距、更小更薄的准石墨微畴的硬碳，避免长程有序的石墨微畴存在，更有利于钠离子的嵌入脱出，这是保证硬碳材料大的可逆容量的关键。同时，增加闭孔体积将进一步提高硬碳负极的平台容量。进一步的通过原位XRD和原位Raman等综合测试验证了“吸附-插层-填充”机制是对多种储钠行为的合理解释。课题组正利用廉价的树脂等原料开发出先进的硬碳材料，通过对树脂原料氧化交联改性来调整硬碳的微观结构，最后获得性能优异的硬碳材料。此外，课题组将结合组内合成的正极材料进行全电池软包电池的组装，实现高能量密度的新型钠离子电池开发。
