随着便携式电子产品、电动交通工具和智能电网的快速发展,对高能量密度、环保、安全的电化学储能装置的需求日益增长。虽然锂离子电池（LIBs）仍是目前的主流设备,但锂资源的储量有限和分布不均,阻碍后继的大规模应用。因此,基于钠离子脱嵌的钠离子电池（SIBs）引起广泛的兴趣和关注。与LIBs相比,SIBs的优势在于:（1）钠盐原材料在地壳和海洋中的储量非常丰富,能有效降低成本;（2）因为Na+在电解液中的Stokes直径较小,低盐浓度就具有较高的电导率,所以可以使用更低浓度的电解液;（3）由于钠、铝不会形成合金,因此可以采用铝作为负极集流体。相比于铜箔作为集流体,铝箔集流体不但减少了正负极材料的种类,而且降低了材料成本和电池自重。虽然SIBs优点很多,但是它也面临不少问题。其中之一便是与Li+/Li（-3.04 V vs SHE）相比,Na+/Na（-2.71 V vs SHE）的标准还原电位较高,导致SIBs的能量密度较低。因此,寻找具有高理论比容量、合适工作电压的负极材料对于提高SIBs能量密度至关重要。Sn因其高理论比容量（847 mAh·g-1）、较低的生物毒性和良好的导电性被认为是最有前景的负极材料之一。然而,与其他合金机制的负极材料类似,Sn在钠化/脱钠过程中会产生巨大的体积变化（～420%）,导致严重的颗粒粉碎,从而产生不可避免的容量损失和较差的循环稳定性。为了解决这些问题,科学家们提出了材料颗粒纳米化、制备多孔结构和碳包覆等策略,并且取得了显著的效果。但是它们却产生了低首效、低振实密度和高生产成本等问题。使用微米颗粒可以有效避免这些问题,但是能适用微米颗粒的策略非常少,尤其是锡基材料。因为它的熔点特别低,因此尺寸控制、结构调控以及碳包覆都有很大难度。本论文从其他角度出发,另辟蹊径,提出多种新颖的策略来改善锡基微米颗粒的储钠性能,并结合理论计算和原位表征技术对其内在的机制进行了深入的探究。具体内容如下:（1）通过改变电压调节结构应力,以提高电化学性能。以钠离子电池中的μ-Sn为例,利用电极离位表征,密度泛函理论和有限元分析,揭示了Sn/NaSn3相变是引起颗粒表面裂纹,颗粒粉化和电池失效的重要原因。因此,通过稍微降低充电截止电压,就可以去除此相变,成功地将μ-Sn在2Ag-1电流密度下的循环寿命从常规电压窗口的～40圈延长至～2500圈。而且,比容量的损失还非常有限。该策略同样适用于其他合金材料,如:钾离子电池中的μ-Bi。所以,该策略提供了一种简单的方法,无需复杂的制备过程,昂贵的试剂和费力的处理即可获得出色的性能。（2）首次将α-Sn用作钠离子电池的负极材料,并对其储钠机理进行探究。与以往使用的β-Sn相比,α-Sn独特的晶体结构使其具有更小的体积变化,更小的嵌钠能垒,更强的粘结剂结合能力,以及更加均匀的应力分布。更重要的是,α-Sn在充放电的过程中会发生非晶转变,更好地促进了应力的均匀分布。因此,α-Sn表现出优异的电化学性能,远优于以前广泛使用的β-Sn。即使是未经任何处理的α-Sn微米颗粒,在2 A g-1的电流密度下循环3500次后,其容量仍可保持451 mAh g-1,即使在4 Ag-1的大电流密度下其容量仍为464 mAh g-1。与NVP/rGO正极匹配组装的全电池在1A g-1的电流密度下循环200圈比容量可保持在458 mAh g-1anode。（3）通过热辅助超声法在较低温度下制备了 SnBi二元金属微米球（μ-SnBi）。该材料将Sn（高比容量）和Bi（高倍率和长循环）的优点结合起来,展现了极为优异的储钠性能。首次库伦效率高达90.6%,在2 A g-1的电流密度下放/充电循环3000次后其可逆容量保持在541 mAhg-1,且具有较为突出的倍率性能,在10Ag-1的电流密度下比容量约为393 mAh g-1。同时在7.6 mg cm-2的高载量下仍可稳定循环200次,面积比容量为3.7 mAh cm-2。以NVP/rGO为正极,μ-SnBi为负极制备的容量为12 mAh的软包电池在0.1 A g-1电流密度下循环100次后可逆容量仍能保持在364 mAh g-1。