同步辐射技术在钠离子电池研究中具有重要的应用，能够帮助科研人员深入了解钠离子电池正极材料的物理和化学性质，为开发高性能的钠离子电池提供有力支持。
例如，中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其团队联合泰国国立同步辐射光源研究所，成功研发出一种新型钠离子电池正极材料 Na₂Fe(SO₄)(C₂O₄)·H₂O。通过原位同步辐射和 XRD 表征以及第一性原理计算，阐明了该材料电化学活性起源于 Fe²⁺/Fe³⁺氧化还原对；高的电化学稳定性则源于该材料具有大尺寸的钠离子迁移通道及高的晶体结构稳定性。
复旦大学材料科学系周永宁课题组也将同步辐射技术应用于钠离子电池正极材料的研究中。他们将 Mg²⁺引入到 P2-Na₀.₇(Mn₀.₆Ni₀.₄)O₂正极材料的钠层中，并运用同步辐射 X 射线原位衍射谱（XRD）和吸收谱（XAS）技术，实时跟踪该正极材料在充放电过程中的相变行为和电荷补偿机制。发现 Mg²⁺的引入改变了其电化学反应机制，诱发了晶格氧的可逆氧化还原。此外，还利用同步辐射时间分辨原位 XRD 技术，首次揭示了快速充电过程中钠离子电池正极材料的相变行为。
同步辐射 X 射线谱学成像技术可以在原位环境下无损重构锂电池中电极材料的三维形貌、元素分布和价态不均性等信息，成为研究复合电极材料的多尺度三维形貌结构和性能关联性的有效方法。例如利用纳米分辨（30 纳米）谱学成像技术研究锂电池颗粒，发现其在充放电过程中会产生大量裂纹，通过 X 射线谱学成像发现发展成熟的裂纹表面呈现出更高的氧化态。而 X 射线相位衬度成像技术可对整个电极材料中的上千个电池颗粒的化学-力学相互作用进行成像实验研究，分析在介观、宏观尺度上电池颗粒的非均匀损伤所反映的局部电导率和离子电导率的不平衡。
天津师范大学化学学院代克化副教授在揭示经典钠离子电池正极材料 Na₂/₃Ni₁/₃Mn₂/₃O₂中的反常阴离子氧化还原机制时，也利用了基于同步辐射的共振非弹性 X 射线散射谱和 X 射线吸收光谱分析其充放电过程中的阴阳离子价态变化。
这些研究表明，同步辐射技术可以从多个方面助力钠离子电池的研发，包括对电极材料的结构分析、相变行为研究、元素价态和分布测定等，有助于深入理解钠离子电池的工作原理和性能限制因素，从而为设计和优化钠离子电池材料提供重要依据。