中子衍射技术在钠离子电池研究中具有重要应用，能够为钠离子电池材料的研发提供关键数据和技术支撑。
例如，中国原子能科学研究院核物理研究所中子散射研究室提出了一种用于钠离子电池混合相正极材料的设计思路：选取两种电化学性能优异的 o3 型与 p2 型材料，并将其化学式作为初始值，以不同摩尔比例混合得到新的元素组成，然后通过高温固相法合成不同的混合相材料。利用中子衍射等手段，研究团队精确测定了混合相材料中 p2 相与 o3 相的结构和相比例，发现所合成的4种混合相材料在充电到高电压时，发生的相转变都是高度可逆的，因此具有高结构稳定性和优异的电化学性能。相关研究成果发表于国际学术期刊《美国化学会应用能源材料》。
另外，有研究人员综合考虑元素的功能特性与成本因素，合成了一种具有优异快充性能，并同时兼具优异循环稳定性与高容量的 p2 型五元材料（NCMFT）。通过中子衍射等手段研究其在充放电过程中的微观结构演变，发现材料始终保持单相 p2 型结构，仅有约1%的体积应变，从微观结构演变角度解释了宏观性能提升的原因，为后续钠离子电池的中试提供了重要材料基础。
与其他类型的正极材料相比，3D 过渡金属层状氧化物含钠、氧、锂等轻元素，同时又有铁、镍、锰等近邻元素，X 射线等常规结构分析手段难以分辨，更无法精确测定其位置和含量。而中子对锂、钠和氧等轻元素灵敏，可以区分原子序数相近的过渡金属元素，具有深穿透性，还可以开展不同模拟工况下的原位测试。
中子衍射技术可以帮助研究人员更好地了解钠离子电池材料的晶体结构、相比例、离子占位等信息，从而为高性能钠离子电池材料的设计、优化以及性能提升提供重要依据。