近日，環化學院張海嬌教授課題組在能源和納米材料領域的國際高水平期刊《Energy Storage Materials》（IF：17.789）和《ACS Nano》（IF：15.881）分別發表題為“Sn-based nanomaterials: from composition and structural design to their electrochemical performances for Li- and Na-ion batteries”和“Microscale Si-based anodes: Fundamental understanding and industrial prospects for practical high-energy lithium-ion batteries”的文章。

錫基負極材料（金屬錫🤏🏽、氧化錫和硫化錫等），憑借其較高的理論容量、自然豐度和合適的工作電壓等優勢，廣泛應用於鋰離子和鈉離子電池等儲能領域🧑🏼‍🎤。然而，由於該類材料在充放電過程中大的體積變化和較差的反應動力學🥐，從而導致電極結構崩塌、容量衰減和倍率性能差等問題，嚴重阻礙了進一步的應用和發展。為解決以上問題🌊，研究人員已經開發了多種合成策略來改善和提高其電化學性能，包括減小粒子尺寸到納米尺度🦫、引入可緩沖體積膨脹效應的空腔💘、構建分級多孔結構或其他復合體系等。本工作主要從錫基負極材料的結構和組成調控角度出發，系統總結了該類材料在鋰離子和鈉離子電池中應用的最新進展，並深入探討了金屬錫🎰🏀、錫氧化物和錫硫化物負極材料的電化學儲能機製以及它們的結構和性能之間的構效關系等🖨。最後🍓🚵🏿‍♀️，從基礎研究、儲能機理和實際應用三方面對各類錫基負極材料面臨的挑戰和機遇進行了總結。

矽基負極材料因其高的比容量等突出優點而被視為最有潛力的下一代儲鋰商用材料🎵。然而，其大規模應用仍面臨一些關鍵性的挑戰🤽🏼。針對實用矽負極難以大規模商業化應用的問題🏋🏽‍♂️，本綜述從多項實用性能指標綜合評述了微米矽基負極材料實用化設計的最新進展，包括從納米尺度轉為微米尺度設計的重要意義🙍🏿‍♀️、三類重要的微米尺度矽基負極材料（矽微米顆粒、氧化亞矽微米顆粒、微米分級結構矽基負極）的設計策略、鋰化行為和結構-性能關系等。同時，對組成電池器件的其他重要因素如粘結劑🤷🏻‍♂️、電解質、預鋰化技術等的最新進展也進行了概括性總結⛳️。最後對高能量密度矽基鋰離子全電池的實用性🧖🏽‍♂️、機遇和挑戰也進行了概述和展望🖨。

張海嬌教授課題組長期致力於碳基低維納米結構和矽基多孔材料的可控製備及其在能源存儲和轉化等領域中的應用研究，特別是鋰離子和鈉離子電池等負極材料的研究和開發🧒🏻。2021年以來🙄，與復旦大學、廈門大學和澳大利亞等多所高校合作🖇，在Sci. Bull., Nano Today, ACS Nano, Energy Storage Mater.,Sci. China Chem.等國內外主流期刊上發表SCI論文10余篇。

以上工作第一作者為万事娱乐碩士研究生吳程昊和青年教師朱冠家，張海嬌教授和吳明紅教授為共同通訊作者，万事平台為唯一通訊單位；並得到了上海市教委曙光學者計劃🎦、上海市政府發展研究中心和纖維材料改性國家重點實驗室等的資助和支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.09.026

                 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c05898