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由于對鋰資源短缺的擔憂，以及開發低成本高效儲能系統的迫切需要，鈉離子電池（SIBs）的研究和應用近年來重新出現。

中科大余彥、華南理工大學胡仁宗等綜述了用于穩定SIBs的高容量Sn基負極材料的最新進展，包括Sn合金、Sn氧化物、Sn硫化物、Sn硒化物、Sn磷化物及其復合材料。

與用于SIBs的碳負極相比，Sn基材料經過合理的結構設計和成分優化，具有更高的容量和良好的儲鈉性能。然而，Sn基材料在鈉儲存過程中由于巨大的體積變化和緩慢的反應動力學而經歷嚴重的容量衰減，這阻礙了它們的進一步應用。

迄今為止，研究人員已經采用了許多方法來提高循環性能和倍率能力，這些方法可以分為控制粒徑、構建獨特結構和形成碳載體復合材料。盡管已取得較大的進展，但Sn基材料在SIBs中的商業應用還有很長的路要走，因為目前還沒有一種理想的Sn基負極能夠同時滿足高首效（ICE）、長循環穩定性和優異倍率性能的標準。

圖1 SIBs中各種Sn基負極材料的理論容量

未來，許多努力應該集中在Sn基負極上，以實現高性能的SIBs。

1. 在多次循環期間必須保持結構完整性；

2. 必須提高ICE和倍率能力；

3. 必須消除由劇烈體積變化引起的粒度控制和應力，例如可以應用諸如第二相添加（碳材料或過渡金屬元素）和在合成過程中保留足夠的緩沖空間（多孔、中空或蛋黃殼結構等）等措施；

4. 還迫切需要縮短遷移距離并提高鈉離子遷移率，對于前者，已構建納米級、分層和中空結構以減少鈉離子擴散路徑；對于后者，引入導電材料、氧空位工程、雜原子摻雜和異質結形成是提高鈉離子擴散速率的可行途徑。

總體而言，Sn基材料的鈉儲存性能需要進一步改進，通過合理的設計將這些改性結合起來，有望實現優異的儲鈉性能并達到商業應用的要求。

圖2 一維Sn-C納米結構

Tin-Based Anode Materials for Stable Sodium Storage: Progress and Perspective. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202106895

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