李 旭，王晓一，孙 洁

（天津大学化工学院,天津300350）

随着便携式电子设备和电动汽车的迅速发展，对可移动储能设备的要求不断提高，因此开发更高能量密度和功率密度的二次电池尤为重要. 目前，针对二次电池的开发主要集中在碱金属离子二次电池，如最常见的锂离子电池（LIB）和钠离子电池（SIB）. 目前商业化的锂离子电池负极主要使用碳材料，作为一种插层/嵌入反应机制的负极材料，其循环性能较为优异，但是比容量较低，如商业化石墨负极比容量已接近理论比容量（372 mA·h·g-1［1］），因此，一些高比容量的负极材料受到关注. 合金反应机制负极材料，如硅［2，3］、磷［4，5］、锗［6，7］及锡［8，9］等具有较高理论比容量，但是在循环过程中产生的巨大体积变化缩短了循环寿命. 沉积/溶出反应机制的负极材料，如金属锂［10，11］、金属钠［12，13］等，其理论比容量也远高于碳材料，但是在循环过程中产生体积膨胀和枝晶问题限制了实际应用. 为了解决合金反应机制与沉积/溶出反应机制高比容量负极材料的固有缺陷，设计出不同功能化的载体材料与其复合. 本文针对高比容量负极材料的电化学性能差和安全性问题，综述了载体结构设计在提升高比容量负极材料性能中的研究进展.

Table 1 Theoretical specific capacity(mA·h·g-1) of Si,P,Ge and Sn anodes for LIB and SIB

1 高比容量负极存在的问题

合金型负极（硅、磷、锗、锡）由于具有较高的理论比容量（表1）引起了广泛关注. 但是在循环过程中，合金型负极与金属离子形成合金相时会引起巨大的体积变化（300%～420%，硅［14］、磷［15］、锗［16］、锡［17］）产生的应力使材料破裂甚至粉化，导致容量和循环性能迅速下降；……