英文原題：Advanced Anode Materials for Rechargeable Sodium-Ion Batteries
通訊作者：崇少坤，西北工業大學；劉化鹍、竇世學，上海理工大學/澳大利亞伍倫貢大學
作者：Shuangyan Qiao(喬雙燕), Qianwen Zhou(周倩雯), Meng Ma(馬萌), Hua Kun Liu*(劉化鹍), Shi Xue Dou*(竇世學), and Shaokun Chong(崇少坤)
得益于低成本和與鋰相似的物理化學性質，鈉離子電池（SIBs）已引起廣泛關注。SIBs的電化學性能受到負極材料的高度影響。目前，鈉離子電池負極材料面臨的關鍵科學問題包括緩慢動力學和大體積膨脹。經過科研工作者的不懈努力，不同類型的負極材料在鈉離子電池領域已取得顯著的進展。
圖1. 鈉離子電池的工作機制和負極材料代表性工作時間軸圖
近日，西北工業大學崇少坤副教授與上海理工大學/澳大利亞伍倫貢大學的劉化鹍教授、竇世學教授在ACS Nano上發表了鈉離子電池不同類型負極材料的綜述文章。系統地闡明了插入型、轉換、合金、轉換-合金型和有機負極材料的儲能機理。然而，仍有一些問題需要澄清和解決，在此基礎上，對雜原子摻雜、異質結構設計、表面改性、缺陷引入、分子工程、相態調控等有效策略進行了全面總結。最后，展望了SIBs負極材料的挑戰和未來發展前景。
討論了不同負極材料的優、缺點，并基于不同的儲鈉機制——插入型、有機型、轉換、合金和轉換-合金型——著重介紹了高性能負極材料的合理構建思路并進行總結。低比容量的插入型材料可通過雜原子摻雜、缺陷引入、相態調控、納米結構設計和構筑復合材料等策略進行改性。對于有機材料，電解質中的溶解性和低電子電導率等問題受到越來越多的關注，分子結構工程和復合材料設計是有前景的改性策略。對于轉換型、合金型以及轉換-合金型材料，納米結構設計、與導電基底復合以及構建異質結構等改性策略有望同時實現高首次庫倫效率(ICE)、高的倍率性能和循環性能。
每種類型的負極材料都存在相應弱點，為了克服上述問題，實現SIBs負極材料的實際和大規模應用，未來的研究重點應著重在設計開發新型材料、研究電解質影響、利用先進表征技術探索電化學反應機理、安全問題和商業化等方面。
相關論文發表在ACS?Nano上，西北工業大學科研助理喬雙燕為文章的第一作者，西北工業大學的崇少坤副教授、上海理工大學/澳大利亞伍倫貢大學的劉化鹍教授、竇世學教授為通訊作者。
崇少坤，西北工業大學柔性電子前沿科學中心/柔性電子研究院副教授。研究方向為先進納米材料的制備及在能源儲存與轉換中的應用，圍繞鋰/鈉/鉀離子電池正負極材料、金屬負極保護、固態電解質等方面開展了一系列創新性工作。
劉化鹍院士，上海理工大學教授，澳大利亞伍倫貢大學杰出教授，伍倫貢大學超導與電子材料研究所能源材料專業創始人之一。劉院士的研究領域涵蓋清潔能源材料、材料科學與工程、電化學與應用等。
竇世學院士，澳大利亞伍倫貢大學杰出教授，伍倫貢大學超導與電子材料研究所（ISEM）創始人，現為上海理工大學教授。主要從事電化學儲能、氫能與燃料電池、碳捕集、新型二維材料、超導材料等方向的基礎科學和應用技術研究。
ACS Nano 2023, 17, 12, 11220–11252
Publication Date: June?8, 2023
Copyright ? 2023 American Chemical Society
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