近日，威尼斯432888cam材料学院阙兰芳课题组在低温钠离子电池研究领域取得了新进展。相关研究成果以“Unveil the Origin of Voltage Oscillation for Sodium-Ion Batteries Operating at −40 °C”为题及全文形式发表于国际顶级期刊《PNAS》（美国科学院院刊）。PNAS是美国国家科学院的官方学术综合性刊物，创刊于1914年，是全球屈指可数的“百年名刊”之一，享有极高的国际声誉。
钠离子电池（SIBs）被认为是极具应用前景的大规模、全天候、长周期储能技术。为了促进其高质量发展，需要面对更为严苛的操作要求，例如高倍率充放电以及能在极端工作温度下稳定运行的能力。然而，极端操作条件往往会导致颗粒与电极层面的问题，包括颗粒间或颗粒内的荷电状态异质性、低温下极化驱动的副反应，以及由温度变化所触发的动力学控制步骤转变。这些反应呈现出复杂的、远离平衡态的特征，对SIBs的整体性能产生显著影响。更为重要的是，要在实际的运行环境和电池循环过程中准确捕捉并理解这些现象，是一项极具挑战性的工作。
鉴于此，阙兰芳副教授研究团队根据前期关于低温金属离子电池与理论计算的研究工作积累（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202213416；Adv. Mater. 2023, 35,2307592），在本研究中聚焦SIBs低温电压振荡的起源及其控制因素，通过电化学测试、原位表征并结合理论计算模拟，探究了NVP(磷酸钒)正极在PC(碳酸丙烯)/EC(碳酸乙烯)基电解质中的电压振荡行为，并证实该现象与材料在低温下的局域相转变密切相关；揭示了影响NVP正极在PC/EC基电解质中低温局部相变的主要因素，进而提出消除低温电压振荡的策略，构建了兼具良好低温适应性与优异循环稳定性的钠离子全电池。本研究为解决SIBs在极端工况环境下所面临的性能限制和稳定性挑战等问题提供新的思考视角和实施途径。
威尼斯432888cam为本论文第一署名单位，威尼斯432888cam材料学院阙兰芳副教授为论文第一作者与通讯作者，复旦大学晁栋梁教授和厦门理工学院罗浩副教授为论文共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金、厦门市自然科学基金和威尼斯432888cam科学研究基金的大力支持。
论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2311075121
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