由 Philipp Adelhelm(阿德尔赫尔姆)领导的国际研究团队取得重要突破，其研究成果发表于《自然材料》杂志，为钠离子电池的高效快速充电设计提供了全新思路。

传统观念认为，共插层(一种同时存储离子和溶剂分子的过程)会导致电池快速失效，因而不受欢迎。然而，该团队证明钠离子电池正极材料的共嵌入过程可逆且快速，将离子和溶剂共同储存在正极材料中的方法，有望设计出高效且快速充电的电池。

电池性能受多种因素影响，其中离子在电极材料中的存储与释放方式至关重要。电荷载体(离子)较大，迁移到电极中会引起“呼吸”效应，导致不良体积变化，缩短电池寿命。钠离子与有机电解质分子共迁移时，体积变化尤为明显，共嵌入现象常被认为会损害电池寿命。但此次研究团队研发出可实现离子与溶剂分子共嵌入的阴极材料，实现更快充放电。

在早期研究中，该团队已证明钠与甘醇二甲醚分子结合后，可在石墨阳极中快速且可逆地迁移进出电解质。此次为在阴极材料中验证这一概念，团队探索了一系列层状过渡金属硫化物，确定了阴极材料中溶剂共插层的过程。

该研究整合了过去三年成果：孙亚南博士对阴极材料进行体积变化测量，利用德国电子同步加速器(DESY)的 PETRA III 同步辐射装置进行结构分析，研究多种电极和溶剂组合的电化学性质，并与古斯塔夫·阿瓦尔博士合作确定有助于预测未来共插层反应的重要参数。

孙教授指出，阴极材料中的共插层过程与石墨阳极有很大不同。石墨阳极共插层反应常导致电极容量较低，而所研究阴极材料中，共插层引起的容量损失非常低，且某些阴极材料动力学超快，类似超级电容器。

阿德尔赫尔姆表示，共插层反应能为设计用于各种应用的新型层状材料提供广阔化学前景。探索共插层概念虽违背传统电池知识，但这些发现是众多科研人员共同努力的结果，得益于柏林亥姆霍兹中心和洪堡大学资助的原位电池分析联合研究小组提供的机会。此外，HZB、HU 和 BAM 最近宣布成立的柏林电池实验室，将为柏林的联合研究项目提供更多机遇。

更多信息： Yanan Sun 等，《钠离子电池层状正极活性材料中的溶剂共插》，《自然材料》 (2025)。