在國家自然科學基金委、科技部以及中科院化學所“引進杰出青年人才計劃”的支持下，化學所分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點實驗室的研究人員，成功研制出一種具有優(yōu)異循環(huán)性能的高容量鋰離子電池負極材料。研究成果發(fā)表在近期的《先進材料》（Adv.Mater.(2008,20,1160－1165)）上，并被Nanowerk網(wǎng)站評述。

鋰離子電池是目前能量密度最高的綠色二次電池，已廣泛應用于筆記本電腦、手機、攝影機等消費電子產(chǎn)品。隨著無線信息通訊產(chǎn)品、數(shù)字娛樂產(chǎn)品、電動汽車、電動工具等領(lǐng)域的高速發(fā)展，對鋰離子電池的能量密度、功率密度和壽命提出了更高的要求，迫切要開發(fā)出更高性能的鋰離子電池電極材料。繼研制出V2O5納微復合結(jié)構(gòu)鋰離子電池正極材料（Angew.Chem.Int.Ed.2005,44,4391－4395）之后，最近化學所的科研人員又開發(fā)出高性能的鋰離子電池負極材料。

金屬錫可以和Li形成高達Li4.4Sn的合金，具有很高的理論比容量（992mAh/g），引起了人們的廣泛關(guān)注。然而Li與Sn形成合金時，伴隨著巨大的體積膨脹，因此循環(huán)性能差，限制了其實際應用。最近，該課題組通過設計預留空腔的電極結(jié)構(gòu)，供應了一種簡易的解決方法，成功地把Sn納米顆粒填充到彈性的碳空心球中，設計合成出具有特殊納微結(jié)構(gòu)的Sn@C復合材料。該Sn@C納微復合結(jié)構(gòu)中含有一定體積的空腔，使得嵌Li體積膨脹后的Li4.4Sn合金也可以被容納在C空心球中，從而消除了Li插入/脫出過程中出現(xiàn)的應力，極大地改善了電極材料的循環(huán)性能。電池測試結(jié)果表明，100次充放電循環(huán)后，該復合材料仍具有高達550mAh/g的比容量，為目前廣泛使用的石墨負極材料理論比容量（372mAh/g）的1.5倍，是一種很有前途的高容量鋰離子電池負極材料。