隨著能源環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，人們對(duì)于發(fā)展高效率的能源存儲(chǔ)技術(shù)及相關(guān)器件提出了更高的要求。由于鈉儲(chǔ)量豐富，成本低廉，因此，開發(fā)先進(jìn)的鈉離子電池、鈉離子電容器等儲(chǔ)能器件具有良好的應(yīng)用前景。近年來，越來越多的研究工作者聚焦材料結(jié)構(gòu)的理性構(gòu)筑及組分優(yōu)化，設(shè)計(jì)并開發(fā)一系列先進(jìn)的新型鈉離子電池材料，使其有望應(yīng)用于下一代儲(chǔ)能體系，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的能量存儲(chǔ)。

南開大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的博士生李鳳和周震教授梳理了目前微/納米結(jié)構(gòu)電極材料的最新研究進(jìn)展，詳細(xì)介紹了在充放電過程中具有高熱力學(xué)穩(wěn)定性和快速動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)的獨(dú)特復(fù)合材料的構(gòu)筑及應(yīng)用。此外，作者還詳細(xì)討論了基礎(chǔ)研究及實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用等方面所面臨的挑戰(zhàn)。最后，作者對(duì)鈉相關(guān)的儲(chǔ)能器件在能源存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)用中存在的挑戰(zhàn)和前景做出了展望。

首先，該綜述詳細(xì)介紹了鈉離子電池及鈉離子電容器的工作原理及該領(lǐng)域發(fā)展所面臨的主要問題，指出了構(gòu)筑微/納米結(jié)構(gòu)電極材料的必要性。然后，作者從鈉離子電池正極材料出發(fā)，詳細(xì)介紹了層狀過渡金屬氧化物、聚陰離子化合物、普魯士藍(lán)類似物、有機(jī)電極材料及金屬釩酸鹽的電化學(xué)行為及充放電反應(yīng)歷程，介紹了該類材料的常見改性方法，并梳理了近年來該類材料在鈉離子電池中的應(yīng)用。緊接著，作者討論了碳基材料、鈦基材料、合金類材料、轉(zhuǎn)化類材料及有機(jī)類材料在鈉離子電池負(fù)極中的最新研究進(jìn)展，著重介紹了微/納結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路及應(yīng)用前景。隨后，電池型的負(fù)極材料及電容型的正極材料在鈉離子電容器中的應(yīng)用也進(jìn)行了深入的討論和評(píng)述。最后，作者詳細(xì)指出了目前各類材料在發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)，也為解決這類問題指明了方向。

相關(guān)論文發(fā)表于Small（DOI: 10.1002/smll.201702961）上。