眾所周知，負極材料的能量密度是影響鋰電池能量密度的主要因素之一，可見負極材料在鋰電池化學體系中起著至關重要的作用，其中鋰電池負極材料Sn基主要有錫氧化物和錫合金等。接下來，本文介紹Sn基體積效應改進。
錫氧化物
SnO2因具有較高的理論比容量（781mAh/g）而備受關注，然而，其在應用過程中也存在一些問題：首次不可逆容量大、嵌鋰時會存在較大的體積效應（體積膨脹250%～300%）、循環(huán)過程中容易團聚等。研究表明，通過制備復合材料，可以有效抑制SnO2顆粒的團聚，同時還能緩解嵌鋰時的體積效應，提高SnO2的電化學穩(wěn)定性。
其中研究人員可以采用化學沉積和高溫燒結法制備SnO2/石墨復合材料，其在100mA/g的電流密度下，比容量可達450mAh/g以上，在2400mA/g電流密度下，可逆比容量超過230mAh/g。實驗表明，石墨作為載體，不僅能將SnO2顆粒分散得更均勻，而且能有效抑制顆粒團聚，提高材料的循環(huán)穩(wěn)定性。
錫合金
SnCoC是Sn合金負極材料中商業(yè)化較成功的一類材料，其將Sn、Co、C（錫、鈷、碳）三種元素在原子水平上均勻混合，并非晶化處理而得，該材料能有效抑制充放電過程中電極材料的體積變化，提高循環(huán)壽命。
如2011年，日本SONY公司宣布采用Sn系非晶化材料作容量為3.5AH的18650圓柱電池的負極。單質(zhì)錫的理論比容量為994mAh/g，能與其他金屬Li、Si、Co等形成金屬間化合物。還有相關公司先采用無電電鍍法制備了三維多孔結構的Cu薄膜載體，然后通過表面電沉積在Cu薄膜載體表面負載Sn-Co合金，從而制備了三維多孔結構的Sn-Co合金。
該材料的首次放電比容量為636.3mAh/g，首次庫倫效率達到83.1%，70次充放電循環(huán)后比容量仍可達到511.0mAh/g。Wang等以石墨為分散劑，SnO2/SiO2和金屬鋰的混合物為反應物，采用高能機械球磨法并經(jīng)后期熱處理，制備了石墨基質(zhì)中均勻分散的Sn/Si合金，該材料在200次充放電循環(huán)后，其可逆容量仍可達574.1mAh/g，性能優(yōu)于單獨的SnO2或SiO2等負極材料。
顯然，錫氧化物和錫合金材料在發(fā)揮高容量的同時伴隨著體積變化，所以解決或改善體積變化效應將成為金屬基材料研發(fā)的方向。
