鈉離子電池負極材料的研究進展

楊紹斌，董 偉，沈 丁，李思南，王中將，張佳民，孫 聞，張 琴（. 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，阜新3000；. 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 礦業(yè)學(xué)院，阜新 3000）

鈉離子電池負極材料的研究進展

楊紹斌1，董 偉2，沈 丁1，李思南1，王中將1，張佳民1，孫 聞1，張 琴1
（1. 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，阜新123000；
2. 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 礦業(yè)學(xué)院，阜新 123000）

綜述近年來國內(nèi)外對于碳、合金、金屬氧化物等負極材料的研究現(xiàn)狀，重點介紹材料的性能以及儲鈉機理，探討材料存在的主要問題和解決方法，對負極材料的研究方向以及前景進行展望，指出具有較大層間距和較小比表面積的碳材料是目前最有希望應(yīng)用于鈉離子電池的負極材料，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好的鈦酸鹽材料是極具潛力的負極材料，設(shè)計開發(fā)適合的離子電池自身特點的新材料是未來鈉電子電池研究的重要方向。

鈉離子電池；負極材料；碳基陽極；合金；金屬氧化物

隨著不可再生化石燃料的日益枯竭，以及化石燃料燃燒帶來的污染問題日益嚴重，大力發(fā)展太陽能、水力、風(fēng)力、波浪能、潮汐能等新能源是解決這些問題的根本途徑。然而，大部分新能源都存在間斷性和隨機性，難以有效利用［1］，因此，開發(fā)高效便捷適合大規(guī)模儲能的二次電池便成了解決這一問題的瓶頸。

鋰離子電池以高能量密度、高電壓、低自放電以及優(yōu)異的循環(huán)性能等優(yōu)勢成為消費電子領(lǐng)域的主要儲能設(shè)備［2-5］。然而，地球上鋰資源很少，加上鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，使得鋰資源更加短缺，價格居高不下，不適合用于大規(guī)模儲能應(yīng)用，亟需開發(fā)下一代綜合性能優(yōu)異的儲能電池體系。鈉與鋰屬于同族元素，和鋰具有相似的物化性質(zhì)，儲量豐富，價格低廉（鈉的基本原材料天然堿大約比鋰的原材料碳酸鋰便宜 30～40倍），并且其電極電位（Na+/Na）較鋰離子的（Li+/Li）高0.3 V，具有更加穩(wěn)定的電化學(xué)性能和安全性能［6］。因此，從成本、能耗、資源等角度來說，鈉離子電池在規(guī)?；瘍δ芊矫婢哂懈蟮氖袌龈偁巸?yōu)勢。

鈉離子電池的研究始于20世紀70年代末80年代初，與鋰離子電池同期，隨后人們把研究重點放在鋰離子電池上，如今又重新獲得了人們的關(guān)注。鈉離子電池和鋰離子電池具有相似的結(jié)構(gòu)和工作原理，主要由正負極材料、電解液、隔膜和集流體構(gòu)成。充電過程中，在電池內(nèi)部，鈉離子從正極脫出經(jīng)電解液進入負極，放電過程中，鈉離子又回到正極，電池外部電子通過外電路以相同的方向運動以保證整個系統(tǒng)的電荷平衡。在研究過的電解液中，溶劑主要有PC、EC、DMC、DME和DEC等，溶質(zhì)主要以NaClO4和NaPF6為主，這與鋰離子電池基本相似。隔膜以聚合物（聚乙烯、聚丙烯等）和玻璃纖維為主。在鋰離子電池中，正極集流體一般采用鋁箔，負極采用銅箔；而對于鈉離子電池，負極可以采用鋁作為集流體以進一步降低成本，這主要是由于鋁有嵌鋰活性容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，而沒有嵌鈉活性。

雖然鈉離子電池有諸多優(yōu)點，但是鈉離子半徑較大，約是鋰離子半徑的1.34倍。其需要解決的關(guān)鍵問題就是開發(fā)性能優(yōu)越，符合自身特點的電極材料［7］。鈉離子電池正極材料的研究主要以化合物為主，如過渡金屬氧化物［8-9］、聚陰離子化合物［10-12］以及它們的改性材料［13-14］等，本文作者課題組對這方面已經(jīng)進行了詳細的綜述［15］。近些年，負極材料的研究發(fā)展迅速，相關(guān)報道也逐年增加，本文作者綜述近年來鈉離子電池負極材料研究發(fā)展中的重要成果。

1 碳負極材料

碳負極材料主要分為兩大類：石墨類（如天然石墨、石墨化碳、改性石墨）和非石墨類材料（如軟碳、硬碳）。

1.1 石墨類負極材料

目前鋰離子電池商用負極材料主要為石墨類負極材料，它由平面六角網(wǎng)石墨烯組成，層間通過范德華力將石墨烯片吸引在一起。一般有兩種類型，根據(jù)片層堆垛方式不同，分為六方石墨排列方式 ABABAB （2H）型和棱形石墨排列方式ABCABC（3R），六方晶結(jié)構(gòu)為每隔一層可以找到相同排列之碳層，而菱面晶結(jié)構(gòu)則隔兩層可以找相同排列的碳層。在碳材料中，這兩種結(jié)構(gòu)一般是共存的，六方石墨占的比重更大，其晶體示意圖如圖1所示［16］。

石墨結(jié)晶度高，有規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電性，適合Li+的嵌入和脫出，并且來源廣泛，價格低廉，因此成為眾多研究者關(guān)注和開發(fā)的熱點。其儲能機理是 Li+嵌入到石墨層間形成一階石墨層間化合物L(fēng)iC6（理論容量為372 mA?h/g，實際容量已經(jīng)接近理論容量的96%左右）。然而Na+在石墨中的嵌入量卻很少，僅能形成NaC64高階化合物，容量約為35 mA?h/g［17］，其在石墨中的嵌入量遠遠小于Li+的。這主要是由于石墨層間距?。?.335 nm），不適于體積較大的Na+進行脫嵌，因此，被普遍認為不能直接作為鈉離子電池負極材料使用［18-19］。

近年來，通過一些改性手段擴大石墨層間距，使其具備一定的容量，已取得相當?shù)倪M展，并已有可行性報道。2000年，THOMAS等［20］對一種比表面積為15 m2/g的石墨，采用先在460 ℃下真空熱處理、后機械球磨的方法，使其具備一定的儲鈉容量。其原理主要是通過球磨方法增大石墨孔層的結(jié)構(gòu)，為 Na+的嵌入（或吸附）構(gòu)筑活性點，提高了儲鈉容量。但同時由于產(chǎn)生更多的表面和邊緣缺陷，使得比表面積過大，在形成SEI膜過程中造成大量的電解液分解，導(dǎo)致初始庫倫效率很低。

WEN等［21］通過對石墨先氧化后部分還原的方法制備了膨脹石墨負極材料，結(jié)果表明層間距為0.43 nm的膨脹石墨在電流密度為20 mA/g時的可逆容量達到284 mA?h/g；在電流密度為100 mA/g時，可逆容量達到184 mA?h/g，2000次循環(huán)以后容量保持率為73.9%。認為這主要是膨脹石墨保留長程有序的層狀結(jié)構(gòu)，并擴大層間距，使得Na+能夠在膨脹石墨層間可逆脫嵌。膨脹石墨的儲鈉機理如圖2所示［21］，石墨材料層間距小，Na+不能嵌入到層間；氧化石墨材料雖然氧化石墨層間距足夠 Na+的嵌入，但是由于層間大量含氧官能團的阻礙，限制 Na+的嵌入數(shù)量；膨脹石墨由于具有適合的層間距和較少的含氧官能團，從而具有較大的儲鈉量。

圖1 六方石墨晶體示意圖［16］Fig. 1 Schematic diagram of crystal structure of hexagonal graphite［16］

圖2 石墨基儲鈉材料的示意圖［21］Fig. 2 Schematic diagrams of sodium storage in graphite-based materials［21］: （a） Graphite； （b） Graphite oxide； （c） Expand graphite

WANG等［22］發(fā)現(xiàn)，還原氧化石墨烯（RGO）具有較高的容量和循環(huán)穩(wěn)定性，在電流密度為40 mA/g時，可逆容量達到174.3 mA?h/g，循環(huán)1000次以后可逆容量仍能保持141 mA?h/g，電流密度為200 mA/g時經(jīng)過250次循環(huán)以后可逆容量為93.3 mA?h/g。認為這是由于RGO有大的層間距和無序度，且二維的納米薄片結(jié)構(gòu)有效縮短了Na+的擴散路徑造成的。

WANG等［23］以氧化石墨烯（GO）和吡咯為原料，在過硫酸銨催化條件下得到含聚吡咯官能團的石墨烯片（ANPGs），再與KOH混合，在N2保護下經(jīng)800 ℃熱處理2 h得到了2D多孔摻雜碳材料，電流密度為50 mA/g時，可逆容量達349.7 mA?h/g。認為N等雜原子的引入使材料的容量以及電導(dǎo)率都得到了提高。

LI等［24］采用氧化石墨烯和葡萄糖為前驅(qū)體來合成無定形碳/石墨烯（AC/G）納米復(fù)合負極材料具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，電流密度為10 A/g時，可逆容量達到120 mA?h/g；電流密度為0.5 A/g時，經(jīng)2500次循環(huán)后，容量仍能保持142 mA?h/g以上，容量保持率達到83.5%。在AC/G納米復(fù)合負極材料中，作為支撐的無定型碳將石墨烯層間距擴大到約 100 nm，提供了廣闊的儲鈉空間，其示意圖如圖3所示［24］。

圖3 AC/G納米復(fù)合負極材料儲鈉機理示意圖［24］Fig. 3 Schematic diagram of Na ions storage mechanisms of AC/G nanocomposite［24］

綜上所述，石墨經(jīng)改性后能夠具備一定的儲鈉容量，并且具有很好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，為石墨材料在鈉離子電池中的應(yīng)用帶來了希望。然而這些改性方法帶來的一個共性問題就是比表面積大，造成首次不可逆容量很大，這是改性石墨材料需要解決的關(guān)鍵問題。本課題組相關(guān)研究［25-26］過程中，采用先制備石墨嵌入化合物，再以瀝青炭前軀體包覆，最后進行碳化，在插層量較小的情況下，層間距達到0.3391 nm，同時有效降低了比表面積。預(yù)計通過這項技術(shù)更大范圍的調(diào)節(jié)層間距，同時降低材料的比表面積，將使石墨材料在鈉離子電池商業(yè)化進程中發(fā)揮重要的作用。

1.2 非石墨類碳負極材料

非石墨碳在高溫下都有石墨化趨勢，根據(jù)石墨化的難易程度，前驅(qū)體可以分為易石墨化碳（軟碳）和難石墨化碳（硬碳）兩類。由煤瀝青、石油瀝青、蒽等制得的碳屬于易石墨化碳，由纖維素、酚醛樹脂、呋喃樹脂等制得的碳屬于難石墨化碳。非石墨類碳材料具有大的層間距和無序度，有利于 Na+的脫嵌，是人們研究最多的一類材料［27-31］。

ALCáNTARA等［32-33］研究發(fā)現(xiàn) 750 ℃制備的中間相碳微球（MCMB）具有一定的嵌鈉性能，在氬氣保護經(jīng)950 ℃熱處理，制備間苯二酚甲醛樹脂熱解碳微球（見圖 4）。這種碳微球無序度高、比表面積低（3 m2/g），可逆儲鈉容量達到285 mA?h/g，其中0.2 V以下，可以獲得的容量達到247 mA?h/g。

圖4 間苯二酚甲醛樹脂熱解碳微球的SEM像［33］Fig. 4 SEM image of carbon microspheres from resorcinol-formaldehyde［33］

STEVENS等［29］將葡萄糖經(jīng)180 ℃水熱處理后，再進行1000 ℃熱處理制備了MCMB負極材料，結(jié)果表明：其嵌鈉能力接近嵌鋰能力，在C/80小倍率充放電時，可逆容量為300 mA?h/g，但循環(huán)穩(wěn)定性很差、衰減很快。其嵌鋰和嵌鈉模型見圖5。

KOMABA 等［34］研究硬碳分別在 1 mol/L的NaClO4的碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）和碳酸丁酯（BC） 3種電解液中的充放電性能（見圖6）。電流密度為25 mA/g時，首次可逆容量均能達到220 mA?h/g以上。在EC和PC電解液中，循環(huán)性能相對穩(wěn)定，而在BC電解液中，循環(huán)20次以后可逆容量急劇下降。并且他們還制備了硬碳負極和 NaNi0.5Mn0.5O2正極的全電池，在300 mA/g電流密度時，首次可逆容量達到250 mA?h/g，50次循環(huán)后，可逆容量仍能達到 150 mA?h/g以上。X射線衍射分析表明，Na+嵌入時硬碳的層間距增大，脫出時則相反，表明 Na+能夠在硬碳層間可逆脫嵌，ALCáNTARA等［33］通過核磁共振方法研究時也得到了類似結(jié)果。

WENZEL等［35］以納米多孔硅為模板采用中間相碳瀝青制備了模板碳（見圖7）。在C/5倍率時，可逆容量超過100 mA?h/g，而在5C倍率時，容量依然大于100 mA?h/g，表現(xiàn)出很好的倍率放電性能。

CAO等［36］以空心聚苯胺納米線為前驅(qū)體制備了空心碳納米線負極材料，循環(huán)400次后，可逆容量為251 mA?h/g，容量保持率達到82.2%，電流密度為500 mA/g時，可逆容量為149 mA?h/g。CAO等［36］認為空心碳納米線的容量高，循環(huán)性能和大電流性能好是由于大層間距和短擴散距離。層間距對Na+和Li+的嵌入能量消耗影響曲線（見圖8），Na的曲線斜率要比Li的大。當碳的層間距為0.335 nm時，Li+的能耗低為0.03 eV，容易嵌入到碳層間；而Na+的能耗高為0.12 eV，很難嵌入石墨層間。隨著層間距的增加 Na+的嵌入能耗下降，Na+更容易嵌入，他們認為Na+能在碳層間可逆脫嵌的最小層間距為3.7 ?。

圖5 鋰/鈉在硬碳材料嵌入模型［29］Fig. 5 Model for sodium/lithium filled in hard carbon［29］

圖 6 在不同溶劑條件下硬碳材料首次充放電曲線和循環(huán)性能曲線［34］Fig. 6 Initial charge-discharge curves （a） and cycle performance （b） in electrolyte with solvent of EC， PC and BC solution［34］

圖7 模板碳的SEM像［35］Fig. 7 SEM image of templated carbon［35］

圖8 Na和Li插入碳層的理論能量消耗和碳層間距的函數(shù)曲線［36］Fig. 8 Function curves theoretical energy cost for Na （red curve） and Li （blue curve） ions inserted into carbon of carbon interlayer distance［36］

TANG等［37］采用水熱法制備了碳基中空納米球，電流密度為50 mA/g時循環(huán)100次后，可逆容量仍能達到200 mA?h/g，表現(xiàn)了很好的循環(huán)性能。BOMMIER等［38］采用蔗糖制備出低孔隙度硬碳，電流密度為 40 mA/g時，可逆容量為335 mA?h/g，500次循環(huán)后，仍能保持300 mA?h/g容量。研究者們認為孔隙度和比表面積與可逆容量呈反比，增加孔隙度和比表面積會導(dǎo)致可逆容量急劇減少。LUO等［39］通過在蔗糖前驅(qū)體中摻雜氧化石墨烯，有效地將蔗糖硬碳的比表面積從137.2 m2/g減小到5.4 m2/g，電流密度為20 mA/g時，首次庫倫效率從 74%增加到 83%，可逆容量為 280 mA?h/g，200次循環(huán)后，容量仍能保持95%。由于這種摻雜能有效減少蔗糖焦化反應(yīng)的泡沫，從而顯著地降低材料碳化后的比表面積。SHI等［40］合成氮摻雜的多孔碳（NPC），電流密度為50 mA/g時，200次循環(huán)后可逆容量為144.7 mA?h/g；電流密度為400 mA/g時，可逆容量為117.6 mA?h/g，表現(xiàn)了良好的循環(huán)性能和倍率性能，認為良好的性能歸因于氮原子的摻雜以及材料的介孔結(jié)構(gòu)。ZHANG等［41］合成氮摻雜的納米纖維（CNF@NPC），電流密度為100 mA/g時，循環(huán)100次后，可逆容量為240 mA?h/g；電流密度為1000 mA/g時，可逆容量仍能達到146.5 mA?h/g，具有優(yōu)良的倍率性能。LI等［42］通過優(yōu)化瀝青和酚醛樹脂的混合比例以及熱解溫度得到一種熱解碳材料，首次庫倫效率達到88%，可逆容量為284 mA?h/g，并且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，為制備低成本鈉離子電池負極材料提供一種方法。

綜上所述可看出，近十幾年來，科研工作者研究很多具有大的層間距和無序結(jié)構(gòu)，并且有利于 Na+脫嵌的非石墨碳負極材料，這些研究證明非石墨碳材料的可行性，并且可逆容量、循環(huán)性能以及倍率性能都取得了較大的突破。

圖9 Sn在嵌鈉過程中演變過程示意圖［48］Fig. 9 Schematic diagram of structural evolution of Sn during sodiation［48］

2 合金負極材料

與鋰合金負極材料［43-44］相似，鈉的合金負極材料同樣具有很高的理論比容量，如 Sn（Na15Sn4:847 mA?h/g）、Sb（Na3Sb:660 mA?h/g）、P（Na3P:2596 mA?h/g）、Si（NaSi:954 mA?h/g）、Pb（Na15Pb4:484 mA?h/g）和 Ce （Na3Ge:1108 mA?h/g）等［45-46］，但這些合金負極同樣存在循環(huán)過程中體積變化大的缺點［47］，如Na+與Si與形成NaSi合金后，體積膨脹為144%，Na3Sb體積膨脹達390%。

KOMABA等［48］首次研究Sn基合金的電性能，在C/10倍率下，循環(huán)20次后，可逆容量為500 mA?h/g，比硬碳負極材料可逆容量的兩倍還要大。WANG等［49］采用原位透射電子顯微鏡研究了錫納米顆粒在 Na+嵌入過程中顯微結(jié)構(gòu)的變化，發(fā)現(xiàn)嵌鈉過程分為兩個階段（見圖 9），最終形成 Na15Sn4，體積膨脹倍數(shù)達到420%。

體積膨脹直接影響材料的循環(huán)性能，是合金類材料需要解決的關(guān)鍵問題。為此，人們進行很多研究，效果最突出的是將納米化的活性材料和惰性材料，或者體積變化小的材料進行復(fù)合，目前，已由二元復(fù)合逐漸發(fā)展到多元復(fù)合。

二元復(fù)合中研究最多的是和碳材料復(fù)合。QIAN等［50］利用機械研磨方法制備了 Sb/C納米復(fù)合材料，電流密度為100 mA/g時，可逆容量達610 mA?h/g，電流密度為2000 mA/g時，容量依然能夠保持50%，100次循環(huán)后容量保持率達到94%，具有良好的倍率性能和循環(huán)性能。HOU等［51］將Sb/乙炔黑復(fù)合用于鈉離子電池負極材料，電流密度為100 mA/g時，70次循環(huán)后，容量為473 mA?h/g；電流密度為1600 mA?h/g時，容量仍然能達到281 mA?h/g，表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。WU等［52］通過紡絲和煅燒方法制備了Sb-C的納米纖維，15～20 nm的Sb顆粒均勻分散在約200 nm碳纖維中（見圖10）。在C/15倍率下，容量為631 mA?h/g；在5C倍率下，容量為337 mA?h/g；400周循環(huán)后，容量保持率為90%，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。

多元復(fù)合一般是在加入碳材料基礎(chǔ)上再加上第三種或者更多種材料。LI等［53］通過靜電紡絲的方法制備Sb-C-RGO復(fù)合材料，電流密度為100 mA/g時，100次循環(huán)后，可逆容量為274 mA?h/g。XIAO等［54］制備一種納米基復(fù)合材料SnSb/C，通過在合金中加入碳，極大緩解體積膨脹，其首次可逆容量為544 mA?h/g，50次循環(huán)后，容量仍保持80%，循環(huán)性能較好。WU等［55］采用簡單的機械球磨法制備出納米核/殼結(jié)構(gòu)的SiC-Sb-Cu-C負極材料，100次循環(huán)后，比容量為595 mA?h/g，具有比 SiC-Sb-C更高的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性，這兩種材料的前兩周充放電曲線見圖11。

在合金材料中P是一種特殊的材料，它本身導(dǎo)電性不好（白磷、紅磷不導(dǎo)電，黑磷可以導(dǎo)電），卻擁有很高的理論容量（Na3P:2596 mA?h/g），是一種很有潛力的大容量材料，但研究相對較少。錢江鋒等［1］研究紅P及黑P的儲鈉性能，結(jié)果表明：紅P的首次可逆容量不足15 mA?h/g，他們認為這主要是由于紅P為電子絕緣體，導(dǎo)電性不好所致，黑P存在同樣的問題，首次可逆容量僅為20 mA?h/g。為解決這一問題，通過高能球磨方法合成無定形P/C復(fù)合材料，首次可逆容量為1764 mA?h/g，40次循環(huán)后，容量保持率為96.7%。KIM等［56］同樣制備無定形紅P/C復(fù)合材料，電流密度為143 mA/g時，可逆容量為1890 mA?h/g；電流密度為2.86 A/g時，可逆容量仍能達到1540 mA?h/g，具有很好的倍率性能。

圖10 Sb-C的納米纖維SEM和TEM像［52］Fig. 10 SEM （a） and TEM （b） images of Sb-C nanofibers［52］

圖11 SiC-Sb-Cu-C和SiC-Sb-C的充放電曲線［55］Fig. 11 Charge and discharge curves of SiC-Sb-Cu-C and SiC-Sb-C［55］

3 金屬氧化物負極材料

金屬氧化物同樣是鈉離子電池高容量負極材料研究的熱點，主要有Sb2O4、Fe2O3、SnO2、α-MoO3、TiO2等，其主要缺點是在充放電過程中體積變化大，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

SUN等［57］采用磁控濺射方法制備了Sb2O4，可逆容量高達896 mA?h/g。JIANG等［58］研究Fe2O3的電化學(xué)性能，電流密度為100 mA/g時，200次循環(huán)后，可逆容量達到386 mA?h/g；電流密度為5 A/g時，可逆容量仍能達到233 mA?h/g，具有好的循環(huán)性能和倍率性能。HARIHARAN等［59］采用α-MoO3負極材料，首次可逆容量為410 mA?h/g，電流密度下為1.17 A/g時，500次循環(huán)后，仍保持100 mA?h/g的容量。

雖然金屬氧化物材料表現(xiàn)了較大的可逆容量，但是循環(huán)過程中容量損失較大，即循環(huán)穩(wěn)定性不好，尤其是首次容量損失大。為了解決這些問題，人們進行了很多探索，研究最多的是針對SnO2和TiO2材料的改性。

在SnO2材料改性研究方面，SU等［60］采用原位水熱法制備了SnO2/石墨烯納米復(fù)合物，100次循環(huán)后，可逆容量達到700 mA?h/g以上，表現(xiàn)較高的可逆容量和循環(huán)穩(wěn)定性。ZHANG等［61］通過水熱方法合成了超細SnO2/RGO復(fù)合物，電流密度為50 mA/g時，容量達到324 mA?h/g，電流密度為1600 mA/g時，容量仍能達到200 mA?h/g，倍率性能良好。CHENG等［62］采用水熱的方法制備了 SnO2/superP復(fù)合材料，大小約為5 nm的SnO2均勻分散在超P碳微球表面，電流密度為50 mA?h/g時，100次循環(huán)后，可逆容量為293 mA?h/g，但前40次容量下降近900 mA?h/g，容量穩(wěn)定性有待提高。

在TiO2材料改性研究方面，許婧等［63］采用噴霧干燥及熱處理方法制備TiO2/RGO復(fù)合材料，RGO含量為4.0%（質(zhì)量分數(shù)）的RGO/TiO2復(fù)合材料在100 mA/g的電流密度下經(jīng) 35次循環(huán)后，可逆容量為 46.7 mA?h/g，而不含RGO的純TiO2，可逆容量只有68.8 mA?h/g，采用RGO改性極大提高了TiO2的嵌/脫鈉性能。CHEN等［64］制備TiO2/石墨烯納米復(fù)合負極材料，電流密度為50 mA/g時，可逆容量為265 mA?h/g，電流密度為12000 mA/g（36C）時，可逆容量為90 mA?h/g，倍率性能較好。GE等［65］采用聚乙烯基吡咯烷酮熱解炭包覆TiO2納米顆粒，電流密度30 mA/g時，經(jīng)100次循環(huán)，可逆容量為242.3 mA?h/g，容量保持率87.0%；而未處理的TiO2納米顆粒容量保持率僅為53.2%，改性后，循環(huán)穩(wěn)定性得到了顯著的提高。

4 其他負極材料

科研人員為獲得高性能的鈉離子負極材料進行了很多新的嘗試，研究過的有鈦酸鹽、硫化物等，并取得了一定的進展。SENGUTTUVAN等［66］利用球磨和高溫固相法制備出 Na2Ti3O7材料，可逆容量為 200 mA/g，他們認為 Na2Ti3O7每個單元結(jié)構(gòu)能嵌入兩個Na+，是一種高能效、低電壓平臺的負極材料。SUN等［67］將常用于鋰離子電池負極材料的 Li4Ti5O12用于鈉離子電池，得到了155 mA?h/g的可逆容量，并采用密度泛函理論預(yù)測了這種材料儲鈉機理，得到反應(yīng)式：2Li4Ti5O12+6Na++6e?Li7Ti5O12+Na6LiTi5O12。ZHOU等［68］通過水熱法合成了Li4Ti5O12納米棒，在鋰離子和鈉離子電池中都展現(xiàn)出很好的可逆容量，在鋰離子電池中 20C倍率下經(jīng) 1000次循環(huán)后，可逆容量達到101.1 mA?h/g；在鈉離子電池中，0.1C倍率下經(jīng) 100次循環(huán)，可逆容量達到131.6 mA?h/g。YAN等［69］合成Na2Ti3O7/C復(fù)合材料，均勻分散的碳起到了包覆和交聯(lián)作用，在1C倍率下循環(huán)100次，可逆容量能達到111.8 mA?h/g，而單獨的Na2Ti3O7可逆容量僅為48.6 mA?h/g。

QIN 等［70］通過微波輔助法以及熱處理方法制備MoS2/RGO，電流密度為100 mA/g時，循環(huán)50次，可逆容量達到 305mAh/g。黃宗令等［71］研究對苯二甲酸鎂（MgC8H4O4?2H2O）負極材料，0.5C倍率下循環(huán)50次后，可逆容量由114 mA?h/g降至95 mA?h/g，并對比400 ℃下熱處理后不含結(jié)晶水的對苯二甲酸鎂，認為結(jié)晶水有利于性能的提升。

5 結(jié)論與展望

碳材料是目前最有希望應(yīng)用于鈉離子電池的負極材料，其中結(jié)晶度高的石墨層由于間距小不適合 Na+嵌入和脫出，不能直接作為負極材料使用。經(jīng)過改性的石墨材料（還原氧化石墨、膨脹石墨、石墨烯以及它們的復(fù)合材料等）和非石墨碳材料均具有較大層間距，可逆容量已可達300 mA?h/g以上。隨著研究工作的不斷深入，碳材料的可逆容量、循環(huán)性能和倍率性能都已接近應(yīng)用要求。但這些材料的首次庫倫效率普遍較低，是其實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的最大瓶頸。采用不同結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合或炭包覆手段，能夠減小比表面積，協(xié)調(diào)碳結(jié)構(gòu)匹配程度，加上碳材料在鋰離子電池上的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，具有良好的理論基礎(chǔ)，因此，包覆或復(fù)合碳材料有望成為解決這一問題的有效方法。

鈦酸鹽等材料在循環(huán)過程中具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，預(yù)計較容易獲得滿意的循環(huán)性能，如果可逆容量能夠滿足需求，將成為極具潛力的負極材料。合金和金屬氧化物材料都具有很高的理論容量，但是這些材料在充放電過程中體積膨脹大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，循環(huán)性能不好。采用納米化、復(fù)合以及摻雜等方法已經(jīng)取得一定的成果。然而，這些材料在商業(yè)化的鋰離子電池仍未大規(guī)模應(yīng)用，對于比Li半徑大的Na，體積膨脹更嚴重，研究難度則可能更大。雖然鈉和鋰是同族金屬，具有很多相似的性質(zhì)，但還是存在很大區(qū)別。設(shè)計開發(fā)適合鈉離子電池自身特點的新材料，進一步豐富鈉離子電池負極材料種類，是未來鈉離子電池研究的重要方向。

REFERENCES

［1］錢江鋒. 先進儲鈉電極材料及其電化學(xué)儲能應(yīng)用［D］. 武漢:武漢大學(xué)， 2012. QIAN Jian-feng. Advanced na-storage materials and their electrochemical energy storage applications［D］. Wuhan: Wuhan University， 2012.

［2］ARMAND M， TARASCON J M. Building better batteries［J］. Nature， 2008， 451（7179）: 652-657.

［3］宋劉斌， 李新海， 王志興， 郭華軍， 肖忠良， 周 英. 鋰離子電池充放電過程中的熱行為及有限元模擬研究［J］. 功能材料，2013， 44（8）: 1153-1158. SONG Liu-bin， LI Xin-hai， WANG Zhi-xing， GUO Hua-jun，XIAO Zhong-liang， ZHOU Ying. Finite element analysis and thermal behavior of lithium ion cells during charge-dischargeprocess［J］. Journal of Functional Materials， 2013， 44（8）: 1153-1158.

［4］PALACIN M R. Recent advances in rechargeable battery materials: A chemist’s perspective［J］. Chemical Society Reviews，2009， 38（9）: 2565-2575.

［5］DUNN B， KAMATH H， TARASCON J M. Electrical energy storage for the grid: A battery of choices［J］. Science， 2011，334（6058）: 928-935.

［6］SLATER M D， KIM D， LEE E， JOHNSON C S. Sodium-ion batteries［J］. Advanced Functional Materials， 2013， 23（8）: 947-958.

［7］KIM S W， SEO D H， MA X， CEDER G， KANG K. Electrode materials for rechargeable sodium-ion batteries: Potential alternatives to current lithium ion batteries［J］. Advanced Energy Materials， 2012， 2: 710-721.

［8］THACKERAY M M. Manganese oxides for lithium batteries［J］. Progress in Solid State Chemistry， 1997， 25（1）: 1-71.

［9］SMIRNOVA O A， AVDEEV M， NALBANDYAN V B，KHARTON V V， MARQUES F M B. First observation of the reversible O3?P2 phase transition: Crystal structure of the quenched high-temperature phase Na0.74Ni0.58Sb0.42O2［J］. Materials Research Bulletin， 2006， 41（6）: 1056-1062.

［10］BARKER J， SAIDI M Y， SWOYER J L. A sodium-ion cell based on the fluorophosphate compound NaVPO4F［J］. Electrochemical and Solid-State Letters， 2003， 6（1）: 1-4.

［11］PALOMARES V， SERRAS P， VILLALUENGA I， HUESO K B，CARRETERO-GONZALEZ J， ROJO T. Na-ion batteries， recent advances and present challenges to become low cost energy storage systems［J］. Energy & Environmental Science， 2012， 5（3）: 5884-5901.

［12］PLASHNITSA L S， KOBAYASHI E， NOGUCHI Y， OKADA S，YAMAKI J I. Performance of NASICON symmetric cell with ionic liquid electrolyte［J］. Journal of the Electrochemical Society，2010， 157（4）: 536-543.

［13］卓海濤， 王先友， 唐安平， 劉志明. NaV1-xCrxPO4F的合成及電化學(xué)性能［J］. 中國有色金屬學(xué)報， 2006， 16（7）: 1276-1280. ZHUO Hai-tao， WANG You-xian， TANG An-ping， LIU Zhi-ming. Synthesis and electrochemical performance of NaV1-xCrxPO4F［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals，2006， 16（7）: 1276-1280.

［14］LANGROCK A， XU Y， LIU Y， EHRMAN S， MAMIVANNAN A， WANG C. Carbon coated hollow Na2FePO4F spheres for Na-ion battery cathodes［J］. Journal of Power Sources， 2013， 223: 62-67.

［15］楊紹斌， 董 偉， 沈 丁， 王曉亮， 李思南， 王 峰， 王 陽，孫 聞. 鈉離子電池正極材料的研究進展［J］. 功能材料， 2015，46（13）: 13001-13006. YANG Shao-bin， DONG Wei， SHEN Ding， WANG Xiao-liang，LI Si-nan， WANG Feng， WANG Yang， SUN Wen. The research progress of cathode material for sodium-ion batteries［J］. Journal of Functional Materials， 2015， 46（13）: 13001-13006.

［16］WINTER M， BESENHARD J O， SPAHR M E， NOVAK P. Insertion electrode materials for rechargeable lithium batteries［J］. Advanced Materials， 1998， 10（10）: 725-763.

［17］GE P， FOULETIER M. Electrochemical intercalation of sodium in graphite［J］. Solid State Ionics， 1988， 28: 1172-1175.

［18］STEVENS D A， DAHN J R. The mechanisms of lithium and sodium insertion in carbon materials［J］. Journal of The Electrochemical Society， 2001， 148（8）: 803-811.

［19］CHEVRIER V L， CEDER G. Challenges for Na-ion negative electrodes［J］. Journal of the Electrochemical Society， 2011，158（9）: 1011-1014.

［20］THOMAS P， BILLAUD D. Effect of mechanical grinding of pitch-based carbon fibers and graphite on their electrochemical sodium insertion properties［J］. Electrochimica Acta， 2000， 46（1）: 39-47.

［21］WEN Yang， HE Kai， ZHU Yu-jie， HAN Fu-dong， XU Yun-hua，MATSUDA I， ISHII Y， CUMINGS J， WANG Chun-sheng. Expanded graphite as superior anode for sodium-ion batteries［J］. Nature Communications， 2014， 5: 2003-2016.

［22］WANG Yun-xiao， CHOU Shu-lei， LIU Hua-kun ， DOU Shi-xue. Reduced graphene oxide with superior cycling stability and rate capability for sodium storage［J］. Carbon， 2013， 57: 202-208.

［23］WANG Heng-guo， WU Zhong， MENG Fan-lu， MA De-long，HUANG Xiao-lei， WANG Li-ming， ZHANG Xin-bao. Nitrogen-doped porous carbon nanosheets as low-cost，high-performance anode material for sodium-ion batteries［J］. Chem Sus Chem， 2013， 6（1）: 56-60.

［24］LI Sheng， QIU Jing-hua， LAI Chao， LING Ming， ZHAO Hui-jun，ZHANG Shan-qing. Surface capacitive contributions: Towards high rate anode materials for sodium ion batteries［J］. Nano Energy， 2015， 12: 224-230.

［25］楊紹斌， 費曉飛， 蔣 娜. 增大層間距對天然石墨可逆儲鋰性能的影響研究［J］. 化學(xué)學(xué)報， 2009， 67（17）: 1995-2000. YANG Shao-bin， FEI Xiao-fei， JIANG Na. Influences of increasing interlayer space on the properties of lithium storage of natural graphite［J］. Acta Chimica Sinica， 2009， 67（17）: 1995-2000.

［26］YANG Shao-bin， HU Hao-quan， CHEN Guo-hua. Preparation of carbon adsorbents with high surface area and a model for calculating surface area［J］. Carbon， 2002， 40（3）: 277-284.

［27］STEVENS D A， DAHN J R. The mechanisms of lithium and sodium insertion in carbon materials［J］. Journal of the Electrochemical Society， 2001， 148（8）: 803-811.

［28］THOMAS P， GHANBAJA J， BILLAUD D. Electrochemical insertion of sodium in pitch-based carbon fibres in comparison with graphite in NaClO4-ethylene carbonate electrolyte［J］. Electrochimica Acta， 1999， 45（3）: 423-430.

［29］STEVENS D A， DAHN J R. High capacity anode materials for rechargeable sodium-ion batteries［J］. Journal of theElectrochemical Society， 2000， 147（4）: 1271-1273.

［30］THOMAS P， BILLAUD D. Electrochemical insertion of sodium into hard carbons［J］. Electrochimica Acta， 2002， 47（20）: 3303-3307.

［31］ALCANTARA R， JIMENEZ-MATEOS J M， LAVELA P，TIRADO J L. Carbon black: A promising electrode material for sodium-ion batteries［J］. Electrochemistry communications， 2001，3（11）: 639-642.

［32］ALCANTARA R， FERNANDEZ F J， MADRIGAL P L，TIRADO J L， JIMENEZ-MATEOS J M， GOMEZ DE SALAZAR C， STOYANOVA R， ZHECHEVA E. Characterisation of mesocarbon microbeads （MCMB） as active electrode material in lithium and sodium cells［J］. Carbon， 2000，38（7）: 1031-1041.

［33］ALCANTARA R， LAVELA P， ORTIZ G F， TIRADO J L. Carbon microspheres obtained from resorcinol-formaldehyde as high-capacity electrodes for sodium-ion batteries［J］. Electrochemical and Solid-State Letters， 2005， 8（4）: 222-225.

［34］KOMABA S， MURATA W， ISHIKAWA T， NAOAKI Y，TOMOAKI O， TETSURI N， ATSUSH OGATA， KAZUMA G，KAZUYA F. Electrochemical Na insertion and solid electrolyte interphase for hard-carbon electrodes and application to Na-ion batteries［J］. Advanced Functional Materials， 2011， 21（20）: 3859-3867.

［35］WENZEL S， HARA T， JANEK J， ADELHELM P. Room-temperature sodium-ion batteries: Improving the rate capability of carbon anode materials by templating strategies［J］. Energy Environ Sci， 2011， 4（9）: 3342-3345.

［36］CAO Yu-liang， XIAO Li-feng， SUSHKO M L， WANG Wei，SCHWENZER B， XIAO Jie， NIE Zi-min， SARAF L V， YANG Zheng-guo， LIU Jun. Sodium ion insertion in hollow carbon nanowires for battery applications［J］. Nano Letters， 2012， 12（7）: 3783-3787.

［37］TANG K， FU L， WHITE R J， YU L， TITIRICI M M，ANTONIETTI M， MAIER J. Hollow carbon nanospheres with superior rate capability for sodium-based batteries［J］. Advanced Energy Materials， 2012， 2（7）: 873-877.

［38］BOMMIER C， LUO W， GAO W Y， GRANEY A， MA S， JI X. Predicting capacity of hard carbon anodes in sodium-ion batteries using porosity measurements［J］. Carbon， 2014， 76: 165-174.

［39］LUO Wei， BOMMIER C， JIAN Ze-liang， LI Xin， CARTER R G，VAIL S， LU Yu-hao， LEE J J， JI Xiu-lei. A low-surface-area hard carbon anode for Na-ion batteries via graphene oxide as a dehydration agent［J］. ACS Applied Materials & Interfaces， 2015，7（4）: 2626-2631.

［40］SHI Xiao-dong， ZHANG Zhi-an， FU Yun， GAN Yong-qing. Self-template synthesis of nitrogen-doped porous carbon derived from zeolitic imidazolate framework-8 as an anode for sodium ion batteries［J］. Materials Letters， 2015， 161: 332-335.

［41］ZHANG Zhi-an， ZHANG Juan， ZHAO Xing-xing， YANG Fu-hua， ZHANG Z， ZHANG J， ZHAO X. Core-sheath structured porous carbon nanofiber composite anode material derived from bacterial cellulose/polypyrrole as an anode for sodium-ion batteries［J］. Carbon， 2015， 95: 552-559.

［42］LI Yun-ming， MU Lin-qin， HU Yong-sheng， LI Hong， CHEN Li-quan， HUANG Xue-jie. Pitch-derived amorphous carbon as high performance anode for sodium-ion batteries［J］. Energy Storage Materials， 2015， 2: 139-145.

［43］沈 丁， 董 偉， 李思南， 楊紹斌. 碳源對Sn-Co/C復(fù)合材料顯微組織和電化學(xué)性能的影響［J］. 中國有色金屬學(xué)報， 2015，25（7）: 1890-1896. SHEN Ding， DONG Wei， LI Si-nan， YANG Shao-bin. Influence of carbon source on microstructures and electrochemical properties of Sn-Co/C composite［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals， 2015， 25（7）: 1890-1896.

［44］楊紹斌， 沈 丁， 吳曉光， 米 晗. Cu對Sn-Co/C復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響［J］. 中國有色金屬學(xué)報， 2012， 22（4）: 1163-1168. YANG Shao-bin， SHEN Ding， WU XIAO-guang， MI Han. Effects of Cu on structures and electrochemical properties of Sn-Co/C composite［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals， 2012， 22（4）: 1163-1168.

［45］SLATER M D， KIM D， LEE E， JOHNSON C S. Sodium-Ion Batteries［J］. Advanced Functional Materials， 2013， 23（8）: 947-958.

［46］CHEVRIER V L， CEDER G. Challenges for Na-ion negative electrodes［J］. Journal of the Electrochemical Society， 2011，158（9）: 1011-1014.

［47］TRAN T T， OBROVAC M N. Alloy negative electrodes for high energy density metal-ion cells［J］. Journal of the Electrochemical Society， 2011， 158（12）: 1411-1416.

［48］KOMABA S， MATSUURA Y， ISHIKAWA T， YABUUCHI N，MURATA W， KUZE S. Redox reaction of Sn-polyacrylate electrodes in aprotic Na cell［J］. Electrochemistry Communications， 2012， 21: 65-68.

［49］WANG Jiang-wei， LIU Xiao-hua， MAO S X， HUANG Jian-yu. Microstructural evolution of tin nanoparticles during in situ sodium insertion and extraction［J］. Nano Letters， 2012， 12（11）: 5897-5902.

［50］QIAN Jiang-feng， CHEN Yao， WU Lin， CAO Yu-liang， AI Xin-ping， YANG Han-xi. High capacity Na-storage and superior cyclability of nanocomposite Sb/C anode for Na-ion batteries［J］. Chemical Communications， 2012， 48（56）: 7070-7072.

［51］HOU Huai-hou， YANG Ying-chang， ZHU Yi-rong， JING Ming-jun， PAN Cheng-chi， FANG Lai-bing， SONG Wei-xin，YANG Xu-ming， JI Xiao-bo. An electrochemical study of Sb/acetylene black composite as anode for sodium-ion batteries［J］. Electrochimica Acta， 2014， 146: 328-334.

［52］WU Lin， HU Xiao-hong， QIAN Jiang-feng， PEI Feng， WUFa-yuan， MAO Rong-jun， AI Xin-ping， YANG Han-xi，CAO Yu-liang. Sb-C nanofibers with long cycle life as an anode material for high-performance sodium-ion batteries［J］. Energy & Environmental Science， 2014， 7（1）: 323-328.

［53］LI Ke-fei， SU Da-wei， LIU Hao， WANG Guo-xiu. Antimony-carbon-graphene fibrous composite as freestanding anode materials for sodium-ion batteries［J］. Electrochimica Acta，2015， 177: 304-309.

［54］XIAO Li-feng， CAO Yu-liang， XIAO Jie， WANG Wei，KOVARIK L， NIE Zi-ming， LIU Jun. High capacity， reversible alloying reactions in SnSb/C nanocomposites for Na-ion battery applications［J］. Chem Commun， 2012， 48（27）: 3321-3323.

［55］WU Lin， PEI Feng， MAO Rong-jun， WU Fa-yuan， WU Yue，QIAN Jiang-feng， CAO Yu-liang， AI Xin-ping， YANG Han-xi. SiC-Sb-C nanocomposites as high-capacity and cycling-stable anode for sodium-ion batteries［J］. Electrochimica Acta， 2013， 87: 41-45.

［56］KIM Y， PARK Y， CHOI A， CHOI N S， KIM J， LEE J， RYU J H，OH S M， LEE K T. An amorphous red phosphorus/carbon composite as a promising anode material for sodium ion batteries［J］. Advanced Materials， 2013， 25（22）: 3045-3049.

［57］SUN Qian， REN Qin-qi， LI Hong， FU Zheng-wen. High capacity Sb2O4thin film electrodes for rechargeable sodium battery［J］. Electrochemistry Communications， 2011， 13（12）: 1462-1464.

［58］JIANG Yin-zhu， HU Mei-juan， ZHANG Dan， YUAN Tian-zhi，SUN Wen-ping， XU Ben， YAN Mi. Transition metal oxides for high performance sodium ion battery anodes［J］. Nano Energy，2014， 5: 60-66.

［59］HARIHARAN S， SARAVANAN K， BALAYA P. α-MoO3: A high performance anode material for sodium-ion batteries［J］. Electrochemistry Communications， 2013， 31: 5-9.

［60］SU Da-wei， AHN H J， WANG Guo-xiu. SnO2@ graphene nanocomposites as anode materials for Na-ion batteries with superior electrochemical performance［J］. Chem Commun， 2013，49（30）: 3131-3133.

［61］ZHANG Yan-dong， XIE Jian， ZHANG Shi-chao， ZHU Pei-yi，CAO Gao-shao， ZHAO Xin-bing. Ultrafine tin oxide on reduced graphene oxide as high-performance anode for sodium-ion batteries［J］. Electrochimica Acta， 2015， 151: 8-15.

［62］CHENG Ya-yi， HUANG Jian-feng， LI Jia-yin， XU Zhan-wei，CAO Li-yun， OUYANG H B， YAN Jing-wen ，QI Hui. SnO2/super P nanocomposites as anode materials for Na-ion batteries with enhanced electrochemical performance［J］. Journal of Alloys and Compounds， 2016， 658: 234-240.

［63］許 婧， 楊德志， 廖小珍， 何雨石， 馬紫峰. 還原氧化石墨烯/TiO2復(fù)合材料在鈉離子電池中的電化學(xué)性能［J］. 物理化學(xué)學(xué)報， 2015， 5: 913-919. XU Jing， YANG De-zhi， LIAO Xiao-zhen， HE Yu-shi， MA Zi-feng. Electrochemical performances of reduced graphene oxide/titanium dioxide composites for sodium-ion batteries［J］. Acta Physico-Chimica Sinica， 2015， 5: 913-919.

［64］CHEN Chao-ji， WEN Yan-wei， HU Xian-luo， JI Xiu-lei， YAN Meng-yu， MAI Li-qiang， HU Pei， SHAN Bin， HUANG Yun-hui. Na+intercalation pseudocapacitance in graphene-coupled titanium oxide enabling ultra-fast sodium storage and long-term cycling［J］. Nature Communications， 2015， 6929: 1-6.

［65］GE Ye-qian， JIANG Han， ZHU Jia-deng， LU Yao， CHEN Chen，HU Yi， QIU Yi-ping， ZHANG Xiang-wu. High cyclability of carbon-coated TiO2nanoparticles as anode for sodium-ion batteries［J］. Electrochimica Acta， 2015， 157: 142-148.

［66］SENGUTTUVAN P， ROUSSE G， SEZNEC V， TARASCON J M，PALACIN M R. Na2Ti3O7: Lowest voltage ever reported oxide insertion electrode for sodium ion batteries［J］. Chemistry of Materials， 2011， 23（18）: 4109-4111.

［67］SUN Yang， ZHAO Liang， PAN Hui-lin， LU Xia， GU Lin， HU Yong-sheng， LI Hong， ARMAND M， IKUHARA Y， CHEN Li-quan， HUANG Xue-jie. Direct atomic-scale confirmation of three-phase storage mechanism in Li4Ti5O12anodes for room-temperature sodium-ion batteries［J］. Nature Communications， 2013， 1870: 1-10.

［68］ZHOU Qian， LIU Li， TAN Jin-li， YAN Zi-chao， HUANG Zhi-feng， WANG Xian-you. Synthesis of lithium titanate nanorods as anode materials for lithium and sodium ion batteries with superior electrochemical performance［J］. Journal of Power Sources， 2015， 283: 243-250.

［69］YAN Zi-chao， LIU Li， SHU Hong-bo， YANG Xiu-kang， WANG Hao， TAN Jin-li， QIAN Zhou， HUANG Zhi-feng， WANG Xian-you Y. A tightly integrated sodium titanate-carbon composite as an anode material for rechargeable sodium ion batteries［J］. Journal of Power Sources， 2015， 274: 8-14.

［70］QIN Wei， CHEN Tai-qiang， PAN Li-kun， NIU Leng-yuan， HU Bing-wen， LI Dong-sheng， LI Jin-liang， SUN Zhou. MoS2-reduced graphene oxide composites via microwave assisted synthesis for sodium ion battery anode with improved capacity and cycling performance［J］. Electrochimica Acta， 2015，153: 55-61.

［71］黃宗令， 王麗平， 牟成旭， 李晶澤. 對苯二甲酸鎂作為鈉離子電池的有機負極材料［J］. 物理化學(xué)學(xué)報， 2014， 30（10）: 1787-1793. HUANG Zong-ling， WANG Li-ping， MOU Cheng-xu， LI Jing-ze. Magnesium terephthalate as an organic anode material for sodium ion batteries［J］. Acta Physico-Chimica Sinica， 2014，30（10）: 1787-1793.

（編輯 李艷紅）

Research progress of anode material for sodium-ion batteries

YANG Shao-bin1， DONG Wei2， SHEN Ding1， LI Si-nan1， WANG Zhong-jiang1， ZHANG Jia-min1， SUN Wen1， ZHANG Qin1
（1. College of Material Science and Engineering， Liaoning Technical University， Fuxin 123000， China；
2. College of Mining， Liaoning Technical University， Fuxin 123000， China）

The research status of anode materials in recent years， such as carbons， alloys， metal oxides and so on， were summarized， the performance and storage mechanism of sodium of the materials reached were introduced. The main problems of these kinds of anode materials and the solution were discussed. The research directions and prospects on anode materials were forecasted， and the carbon materials with large layer spacing and less surface area is the most promising candidate anode material for sodium ion battery， and titanate with good structure stability is potential anode materials. Designing and developing new materials is an important future research field for sodium ion battery.

sodium-ion battery； anode material； carbon based-anode； alloy material； metal oxide

Project （51274119） supported by the National Natural Science Foundation of China

date： 2015-07-22； Accepted date： 2015-12-20

YANG Shao-bin； Tel: +86-418-3352741； E-mail: lgdysb@163.com

1004-0609（2016）-05-1054-11

O614. 111

A

國家自然科學(xué)基金資助項目（51274119）

2015-07-22；

2015-12-20

楊紹斌，教授，博士；電話：0418-3352741；E-mail：lgdysb@163.com