钠金属电池由于高能量密度以及丰富的钠资源受到了越来越多的关注，被认为是下一代大规模储能的候选电池体系。然而，在低温条件下，钠金属负极存在界面动力学迟缓、沉积/剥离不稳定等挑战，尤其是与碳酸酯类电解液匹配时。碳酸酯类电解液与各类正极材料兼容性好，特别是具有较高电压的层状正极材料，且其实用化可以从锂离子电池中获得良好的经验参考。因此，探索碳酸酯类钠金属电池低温性能的提升具有十分重要的意义。

    近日，清华大学张强教授与中南大学方国赵教授等人，从电解液设计和钠金属负极构筑的角度，使碳酸酯基电解液在−80°C依旧不发生固液转变，减小了界面脱溶剂化能，并形成了富含NaF、Na₃N等无机组分的固体-电解质界面膜（SEI），显著提升了碳酸酯基钠金属电池在超低温下的电化学性能。

在低温电解液设计中需要避免使用高冰点的碳酸乙烯酯（EC，36.4°C），同为环状结构的碳酸丙烯酯（PC，−48.8°C）使一个更好的选择。同时，增加体系中的碳酸二乙酯（DEC）组分，由于其低的冰点（−74.3°C）和与Na⁺之间弱的相互作用，可以拓宽电解液液程并减小界面脱溶剂化能。氟代碳酸乙烯酯（FEC）则用于优先在负极成膜以提升负极/电解液界面稳定性。

 常规的钠金属负极动力学缓慢，极化曲线通常由两段组成，其中的高极化电压部分对应于钠离子穿过钠金属表面富有机组分的SEI膜，这导致电池的低温性能严重衰减。而通过简单的电沉积工艺，电解液中阴离子始终能参与SEI膜的形成，从而使电沉积钠形成富无机组分（NaF、Na₃F等）的SEI膜。电沉积负极的极化曲线始终能保持低的极化电压，加速了低温下的动力学过程。

通过电解液与负极设计，钠金属电池实现了在−40°C和−50°C下的稳定循环，并保持了高的比容量，即使是在温度不断变化的大气环境中，电池依旧能稳定工作一个月。这项工作为提升碳酸酯基钠金属电池在低温下的电化学性能提供了一种新策略。