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在钠离子电池中，研讨正负极材料的电化学性能，使其达到较大的容量、较高的循环性能和更好的安全性，是非常重要的。目前取得较好成果的仍是基于实验数据的理论研究，而投入到现实生产中却较为欠缺。随着电子产业的迅猛发展和人类需求的不断增高，钠离子电池成为储能电池发展的一个重要领域，研制出大容量、寿命长、安全好、可循环的钠离子电池，是储能领域发展的一项重要目标。

1.3钠离子电池电极材料的研究进展

1.3.1正极材料

在钠离子电池中，正极材料负责提供活性钠离子，影响着电池的循环性能和电压的高低。图12为钠离子电池正负极电极材料的理论容量与电压关系图[7]。

目前较为常用的正极材料是层状氧化物和聚阴离子化合物。层状N��MO2与Li�MO2相似，是当下研究的重点之一，其中N��MO2主要包括O3和P2两种。相比之下，P2相具有较高的比容量和较好的稳定性，钠离子在P2相中占据的配位空间是三棱柱型，比在O3中占据的八面体配位空间要大，因此有益于钠离子的扩散。层状NaCoO2与LiCoO2具有相似的化学性质，是目前很有前景的新型钠离子电池正极材料，包括O3、O′3、P′3、P2四种相型[9]。Delmas等通过研究其充放电的过程，发现四种相均可以实现钠离子脱嵌的可逆性，但前三种会发生O3O′3P′3的转化，使循环稳定性降低[8]。为了加强层状金属氧化物的电化学性能，可利用金属元素取代阳离子，但是实验表明，在电化学反应的过程中，层状氧化物具有较差的结构稳定性和循环性，在实践中仍有很多障碍。另一种重要的正极材料是聚阴离子化合物，尤其是Fe、Mn、V磷酸盐，然而，与层状氧化物相比，它们展现出更低的电化学性能。

图12钠离子电池正负极电极材料的理论容量与电压关系图

Figure12Theoreticalcapacitanceandvoltagerelationshipofpresentelectrodematerialsforsodium

1.3.2负极材料

ionBatteries

在钠离子电池中，负极材料是储钠的主体，在充放电过程中完成嵌钠和脱钠的过程，其中研究最多的为碳基材料，合金材料和金属氧化物。

（1）碳基材料。由于资源丰富和可再生的性能，石墨成为研究最多的负极材料。碳在锂离子电池的负极中电化学性能很活跃，但在钠离子电池中，电化学能力不高，这是由于钠离子的半径大于锂离子，导致钠离子在碳中不容易脱嵌。图13为石墨电极在锂离子电池与钠离子电池中的电位分布图。

硬碳拥有较多的无序结构，且层间距大，方便钠的存储。Stevens和Dahn于2000年首次发现，硬碳作为钠离子电池负极具有约300mA·h/g的可逆能力[10]。之后，该团队利用X射线衍射的方法剖析了硬碳的储钠机理，研究表明钠被储存在无序的碳夹层和纳米孔中[11]。Luo等人研究了硬碳在循环方面的性能，发现经过600次的循环之后，碳纳米纤维仍具有176mA·h/g至200mA·h/g的稳定能力[12]。但碳材料的储钠能力不高，且电位低，仍面临着比容量低、首次充放电效率低等问题。

图13石墨电极在锂离子电池与钠离子电池中的电位分布图

Figure13PotentialprofilesofgraphiteelectrodesinLIBsandNIBs.

（2）合金材料。合金材料拥有较高的理论容量，被认为是十分重要的钠离子电池负极材料。利用钠合金形成的合金相，比碳基材料具备更高的理论比容量和导电性。对于锂离子电池来说，Si具有较大的容量，可达到4200mAh·g1,但在钠离子电池中，储钠活性非常低[13]。然而，硅的理论比容量较其他金属（C,Sn,Ge，Pb）而言，仍是很高的[1415]。 (责任编辑：qin)