综述：锡基电极材料在锂/钠离子电容器中的应用与前景

（编辑推荐）本综述系统阐释了锂/钠离子电容器（LICs/SICs）通过融合超级电容器（SCs）的高功率密度和锂/钠离子电池（LIBs/SIBs）的高能量密度优势，成为新型储能技术。重点解析锡基材料（Sn/SnO2/SnS2等）通过合金化反应（如Li+/Na+形成Li/Na-Sn合金）提升性能的机制，并提出多尺度结构调控策略，为高性能储能器件开发提供理论指导。

　　

Li-ion capacitors
2001年Amatucci团队首次提出混合型电容器概念，将锂钛酸盐（LIBs型）负极与活性炭（EDLCs型）正极结合，开创了有机电解质体系中LICs的研究先河。这类器件通过电池型电极的氧化还原反应与电容型电极的双电层吸附协同工作，其核心挑战在于电极动力学匹配。

Na-ion capacitor
SICs与LICs结构相似，但Na⁺半径（1.02?）显著大于Li⁺（0.76?），导致离子扩散势垒更高。2012年Dunn团队突破性地采用纳米结构设计，缓解了钠离子在电极材料中的传输迟滞问题。

Alloying reaction mechanism
锡基化合物（Sn/SnO₂/Sn₄P₃等）通过合金化机制存储能量，例如Sn₄P₃与Na⁺反应生成Na₁₅Sn₄合金，理论容量高达847mAh/g。但体积膨胀（>300%）和Sn团聚问题需通过多尺度策略解决：

• 微观尺度：控制Sn纳米晶尺寸（<50nm）提升反应活性
• 介观尺度：构建分级多孔结构缓冲膨胀应力
• 宏观尺度：与石墨烯/碳管复合增强导电网络

Application of tin-based materials in Li/Na-ion capacitors
锡基材料在LICs中展现3.8V高工作电压和200Wh/kg能量密度，而SICs中其低成本（Sn储量丰富）和低反应电位（0.3V vs Na⁺/Na）优势显著。典型案例包括：

• SnO₂@石墨烯复合材料：循环500次容量保持率92%
• 三维多孔Sn₄P₃：Na⁺扩散系数提升10³倍

Summary and perspectives
未来需重点突破：1）原位表征技术揭示Sn-Li/Na合金化动态过程；2）开发新型固态电解质抑制Sn溶解；3）人工智能辅助设计多组分锡基复合材料。这些突破将推动LICs/SICs在电动汽车（续航>500km）和智能电网（响应时间<1ms）中的应用。