前言
化石能源在人类社会的进步与发展中起到了巨大的作用，但化石能源的过度开发和使用带来了一系列急需解决的问题，如:环境破坏、温室效应、能源短缺等等。因此寻找高性能、低成本以及环境友好的能源体系已经迫在眉睫，清洁能源的开发和使用成为解决这一问题的重要途径之一。化学电池作为一种重要的储能电源，其作用不容小觑，而其中倍受研究者瞩目的离子电池，被称为 21 世纪“绿色二次电池”更是成为当前化学电源研究领域的热点。
(1)电位低且平稳，以保证较高的输出电压
(2)允许较多的离子可逆脱，比容量较高
(3)在充放电过程中结构相对定，具有较的循环寿命
(4)较高的电子电导率、离子电导率和较低的电荷转移电阻，以保证较小的电压极化和良好的倍率性能
(5)能够与电解液形成稳定的固体电解质膜，保证较高的库仑效率
(6)资源丰富，制备工艺简单，易于产业化，价格便宜
(7)环境友好，在电池材料的生产和实际使用过程中不会对环境造成严重污染
为了提升石墨类负极材料的电化学性能，研究人员通常对石墨类材料的表面进行改性处理，改性的方向主要有两个:1.减小石墨的外表面积，减小外表面积能减少过多SEI的形成，从而降低不可逆容量，提升材料的电池性能，通常采用包覆法来实现此类改性.
使石墨表面形貌均一，从而降低溶剂在石墨表面的反应活性差异，避免局部活性过高造成溶剂分解形成不可逆的破坏，通常采用表面修饰来实现此类改性。
碳负极材料在离子电池领域仍然被广泛研究，Yue Yang等从废旧离子电池中回收石墨，采用两段烧法收集废石墨，并进行简单的酸浸，再生石墨在各个电流密度下的初始比容量为591 mAhg(37.2mAg)，510mAhg(74.4mAg和3 35 mAhg (186mAg) 100次循环比容量保持率为 97.9%。
Mayur M.Gaikwad24等在氮气气氛中使用铁催化剂在中等温度(1100°C)下石墨化间二酚-甲醛(RF)，得到石负极材料，在0.2 C的倍率下，经过100个连续充放电循环后，仍保持 470 mAhg可容量，在1C倍率下，在循环期间保持348 mAhg的可容。Yang Kai[251通过化艺成地纯化了铝工业产生的废碳阴极(SCC)，在 0.1C倍率下经过 50个循后的比容量为460.1 mAhg，分别在 0.1、0.5、1、2、5 和10 C 的倍率下的比容量为 430.2、388.6353.5、287.3、111.1 和 8.2 mAhg。
硅基负极材料
硅基负极材料的储机制是通过合金化储126-27其论比量高达4200mAhg几乎是石墨类负极材料的十倍，是理论比容量最高的负极材料，因此大量的研究者对其进行了研究，硅基材料在脱嵌理离子的过程中较石墨类材料要高，因此不易形成理枝品有较好的安全性。
硅元素是地壳中含量第二高的元素，储量非常丰富，因此硅基负极材料是非常有发展前景的一类电池材料。
但硅基材料在实际应用中同样面临着很多问题:首先，材料在充放电过程中出现较大的体积膨胀效应，进而造成材料粉化，影响使用寿命，其体积变化在 300%以上。
其次，硅基材料导电性能较差，硅自身是半导体材料，需要加入一定量的导电剂来提升材料的电导率，而且由于材料的导电性能较差，再循环过程中极化现象较为突出，这会增加 SEI的厚度，影响离子的扩散，进一步造成材料的电化学性能变差。
锡基材料虽然有很大的发展潜力和应用前景，但单质锡却不适合直接作为鲤离子电池的负极材料，因为其在脱嵌的过程中造成 100%~300%的体积变化率，因此非常容易失去活性，影响电池性能。
目前研究者对锡基材料的研究主要集中在锡基氧化物、锡基合金及锡基复合物这几方面。LiyuanAo39等人采用静电纺丝技术与烧工艺制备了SnO./Zo和N掺杂碳纳米纤维包覆的储材料Sn/SnO/ZnO@N-CNFS)，在电流密度为 05Ag下循环100次，可逆容量为588.7 mAh g。
Weiming Su40等人采用水热法成功地制备了cSnO/SnrGO 杂化纳米片。当电流密度为 1Ag时，该材料的比容量可达 601.9mAhg。JushengZhu等人通过一锅法工艺成功地合成了Sn/石墨/石墨烯纳米复合材料，经过450个循环后，复合材料仍保持较高的可逆容量，高达708 mAhg
钛基负极材料
钦基负极材料有较高的电压平台，这使得它比碳负极材料具有多方面的优势[421。首先是安全性能方面，常用的基负极有 TiO和 Li4T12(LTO)，其电平台分别为 1.7V与 1.55V43-44]，远远高于石的电压平台(0V)，因此，基负极材料在充放电过程中不会产生鲤枝晶，导致电池短路，引发安全问题;其次高电压平台抑制 SEI 膜的形成尤其是在大倍率充放电过程中，表现较好。
过渡金属氧化物负极材料
过渡金属氧化物与钾离子结合与脱离的机制主要分为两大类:第一类过渡金属氧化物主要有 Mo02、WO等，在与离子结合过程中没有 Li20 的生成，而是直接形成钾氧化物，并且产生晶体结构的变化，这类材料容量性能较低，电势较高。
另一类过渡金属氧化物在与钾离子结合过程中有 Li20 的形成，并形成过渡金属单质，在离子的脱离过程中，又重新形成金属氧化物，这类材料容量性能较高，电势较低，但循环性能较差。目前，国内外研究者主要研究第二类过渡金属氧化物，其反应机理为:
过渡金属氧化物作为鲤离子电池负极材料没有广泛的应用主要存在以下几个方面的问题:首先，过渡金属氧化物导电性能较差，这在电池的充放电过程中会造成材料极化，随着充放电次数的增加，材料的比容量性能和循环性能变差，造成容量衰减。
其次在材料的充放电过程和循环过程中存在体积膨胀效应,使得材料粉化,进而使材料失去活性，影响电池的使用寿命。
目前研究者采取了很多方法来解决此类材料的问题，如降低材料粒度，使材料纳米化/微米化，构造三维结构等。Yilin Shan等制备了 V20空心微球负极材料，其在 1/3 C和10 C 的倍率下可分别得287 和 140 mAhg的可比容量具有良好的循环稳定性，在材料插入离子后，得到相应的Li3VO4/CNTs 纳米粒子，在1000 mAg的电流密度下进行 800 次循环，其比容量仍高达200 mAh g。
用 V0s空心微球负极材料组装的全基离子全电池(V20s//Li3VO4/CNTs)，在 5000 mAg的电流密度下进行 1000 次循环，其比容量仍高达 55 mAhg(以负极材料质量为基准)。
Zhenglu Zhu[3等用咖啡渣、高酸钾和尿素为原料制备了氮掺杂Mn0离子电池负极材料其在电流密度为 0.3 Ag下循环 150 次后，可比容量为 768 mAhgGopaluKarunakaran[54等制备了多孔外壳空心ZnO/Cu2MgO;纳米材料，其作为负极材料在电流密度为500mAg时，经过400次循环后，放电容量为441mAhg-1。
