随着能源存储需求的日益增长，钠离子电池（SIBs）因其低成本和丰富的钠资源而受到广泛关注，尤其是作为负极材料的硬碳，因其优异的循环稳定性和较高的能量密度而成为研究热点。综述了硬碳负极材料在SIBs中的研究进展，包括硬碳前驱体的筛选与设计、表面修饰、孔道结构调节、碳化诱导和杂原子掺杂策略，以及其他提升硬碳性能的策略；通过深入分析硬碳的孔结构、表面官能团和微观结构对储钠机制的影响，探讨了不同制备工艺对硬碳性能的优化潜力；讨论了硬碳与电解液的界面反应机制，通过界面工程优化硬碳循环性能和倍率性能的可能路径；展望了硬碳技术的未来发展，包括纳米结构设计、表面改性和绿色制备工艺，强调了实现高性能、低成本和环境友好型SIBs的迫切需求。
钠离子电池的综合性能介于锂离子电池与铅酸电池之间，在电池能量密度要求适中且成本敏感的诸多领域具有潜在的应用价值。硬碳是钠离子电池当前最具前景的负极材料。大多数研究认为硬碳材料内部的孔隙是其主要的储钠位点之一，但目前硬碳负极中孔结构的表征技术较为有限，这阻碍了对硬碳孔结构的深入分析，对其设计性能提升策略也带来了较大困难。对当前硬碳孔结构的表征方法进行了综述，具体包括透射电镜、气体吸附、X射线小角散射、氦气真密度测试等方法。这些方法的综合使用有助于准确描述硬碳负极的孔结构，为设计高性能硬碳负极提供研究思路和技术支撑。
高镍三元正极材料LiNi x Co y Mn1-x-y O2（x≥0.6，NCM）由于其成本低廉、能量密度高、使用寿命长等优势，被认为是最具应用价值的锂离子电池正极材料之一。高镍虽然会显著提升NCM的比容量和能量密度，但也会导致其循环和热稳定性下降，因此其实际应用严重受限。对NCM进行掺杂改性是提升材料结构稳定性、改善其电化学性能的有效策略。详细介绍了NCM材料的掺杂方法；系统分析了多种掺杂元素对NCM容量、倍率性能、循环性能等的影响；对NCM的开发和未来所面临的挑战进行了展望，有望为NCM的应用提供参考。
钠离子电池凭借其卓越的低温性能、显著的成本效益及高度的安全特性，在低速两轮电动车市场及大规模储能应用中正逐步成为锂离子电池的有力补充。商业化石墨负极在钠离子电池中并不兼容，取而代之的是性能表现优异的硬碳负极材料，但是其能耗大，成本高。在此背景下，研发兼具低成本、高可逆容量及卓越循环稳定性的钠离子电池负极材料成为行业亟需攻克的技术瓶颈。生物质因其可再生、低成本和环境友好的特点，成为制备硬碳材料的重要原料。生物质硬碳材料的储钠性能受碳化温度、前驱体种类及微观结构等多重因素的影响。从硬碳材料的储钠行为入手，介绍了针对储钠机制提出的相关模型；总结了硬碳负极的制备与电化学性能优化过程中热解、活化、掺杂等制备步骤的作用效果；分析了储钠机制对于解决当前硬碳负极所面临的原料选择受限、首次库仑效率低以及闭孔调控手段有限等问题的指导作用。
镍铁（NiFe）基过渡金属催化剂因其优异的电催化性能，近年来在析氧反应（OER）中受到了广泛关注。然而，与贵金属Ru或Ir相比，NiFe基过渡金属催化剂的催化效率仍存在一定差距，因此对其改性十分必要。通过缺陷工程能够有效提升NiFe基过渡金属催化剂的OER催化活性。总结了NiFe基过渡金属催化剂的缺陷类型、表征方法，并概述了缺陷材料的构筑方法、缺陷型NiFe基过渡金属催化剂OER的研究进展；针对缺陷工程提升OER性能所面临的挑战进行了探讨，并对未来的发展提出了展望。
磷酸钒钠（Na3V2(PO4)3，简称NVP）由于其较强的热稳定性和宽阔的钠离子传输通道,在钠离子电池的应用中具有独特优势。然而，价格昂贵的钒原料减弱了NVP在商业化发展中的关注度。以提钒工业上游产物NaVO3为钒源,利用固相法成功合成了NVP，并将其与以V2O5和NH4VO3为钒源、在不同煅烧温度下合成的NVP进行对比。结果表明，钒源对NVP的结构和形貌具有重要影响，并进一步影响电池的比容量和倍率性能；以NaVO3为钒源、在750 ℃合成的NVP展现出优异的电化学性能，在0.1 C下获得了较高的初始比容量（105.6 mA·h/g），并且在1.0、2.0、5.0 C下仍能保持101.5、99.9、92.9 mA·h/g的高比容量；在1.0 C下循环300圈后，可逆比容量达97.1 mA·h/g，容量保持率高达94.6%，在5.0 C下循环500圈后容量保持率仍达94.0%。这种基于简单高效且使用廉价原料的合成策略对NVP的规模化生产具有借鉴意义。
氢气作为清洁能源的载体，其高效制备依赖于电解水析氢反应（HER）催化剂的性能优化。铂（Pt）基催化剂具有优异的HER活性，但成本高、稳定性不足，而这些问题可以通过载体材料设计解决。氢氧化镍（Ni(OH)2）凭借其独特的质子传导能力、界面调控特性及其对Pt的稳定作用，成为极具潜力的载体材料。然而，Ni(OH)2载体与Pt纳米颗粒的构效关系及其合成参数对催化性能的影响机制仍缺乏系统性研究。聚焦水热合成温度对Ni(OH)2载体晶相演变及Pt界面生长行为的调控规律，通过分析合成参数?微观结构?催化性能的构效关系，揭示了温度对载体结晶度、Pt颗粒尺寸分布及界面电子结构的协同作用。结果表明，100 ℃下合成的Pt@Ni(OH)2催化剂在1 mol/L的KOH电解液中表现出卓越的HER活性，在电流密度为10、100 mA/cm2时过电位分别为5、62 mV，塔菲尔（Tafel）斜率为70.0 mV/dec；经过50 h的连续运行，该电极的析氢性能几乎无衰减，显示出卓越的稳定性。
在水电解过程中，“气泡效应”会显著降低系统的整体性能；经典成核理论（CNT模型）难以揭示实际电化学体系中双电层（EDL）、表面微结构和传质协同作用对成核动力学的调控机制。研究综合考虑离子迁移?扩散行为、电极表面纳微结构及浓度边界层对成核过程的协同调控机制，构建了双电层?传质?表面微结构协同作用的电极界面气泡成核模型。结果表明，EDL与微孔结构的协同作用会在表面微孔处产生显著的电位梯度，导致局部过饱和度升高，优先诱发气泡成核；在高过电位下，浓度边界层与成核能垒呈非线性关系，浓度边界层越薄，高电位的成核速率降低趋势越显著；气泡生长过程受三相接触线（TPCL）附近的净浓度通量控制，并呈现两阶段生长特征。研究结果为优化析气电极表面设计提供了理论依据。
