文献综述（或调研报告）：
在众多备选负极材料中，二氧化锡（SnO2）由于其独特性质而备受关注。一方面，SnO2基电极具有高达1494mAh/g的理论比容量，远超石墨电极的372mAh/g。另一方面，SnO2作为一种n型半导体材料，拥有非常高的载流子密度，载流子移动性以及较低的电阻。此外，SnO2储量丰富，价格低廉、制备方法简单多样。这些优点使得它有望成为石墨阴极最主要的替代材料之一。
具体而言，SnO2基电极在嵌锂过程中将依次发生如下两步反应:
SnO2 Li →Sn Li2O （1）
Sn xLi →LixSn(0le;xle;4.4) （2）
反应（1）为置换反应，电解液中的Li离子置换出Sn02的Sn，反应生成金属Sn与非晶态的Li2O，该反应将贡献711 mAh/g的比容量；反应（2）为合金反应，溶液中的Li离子继续与Sn反应，生成锂锡合金，该反应将贡献783 mAh/g的比容量。二者合计贡献了1494mAh/g的理论比容量。
其中，反应（2）被普遍认为是一个可逆反应，因此反应（2）所贡献的783 mAh/g容量为可逆容量。而关于反应（1）是否可逆的问题一直是学术界的争论热点。在早些时候，研究人员普遍认为反应（1）不可逆，即Li2O不能再分解为Li，这导致了SnO2基的锂离子电池会在首次循环中损失大量的Li（被转化为了不可再利用的Li2O），因而导致极大的容量损失。因此，很多之前的实验报道仅在前几次工作循环中才能观察到较高的、接近理论容量的电极容量，而多次循环后的电极可逆比容量都在800 mAh/g左右[1-4]。反应（1）的不可逆性成为了制约SnO2基电极发展的一个重要因素。
然而近几年来，许多研究者对于反应（1）不可逆这一结论又产生了诸多质疑。很多研究者发现，当 SnO2材料的尺寸在纳米级别时，其实验测得的可逆比容量可远大于 其“理论容量”（783 mAh/g），这一部分多出来的可逆比容量很可能来自于反应（1）的逆反应。如Kisu 等人合成了直径2-4nm的 SnO2材料，将其与炭黑混合组成负极材料，在1200次循环之后,其比容量仍高达1444 mAh/g[5]。此外，也有研究者在纳米级别的SnO2电极中观察到了反应（1）逆反应的蛛丝马迹。Kim 等人利用 EXAFS 技术在直径约为10nm的SnO2纳米颗粒电极的脱锂过程中观察到了SnO2的重新形成，证明反应（1）确实部分发生了逆反应[6]。更有甚者，Hu在2017年的一项工作中于直径约为5nm的SnO2纳米颗粒电极的前几次充放电循环中观察到了近乎100%的容量可逆性[7]。这些证据表明，在SnO2颗粒尺寸缩小至纳米尺度的情况下，反应（1）很可能是部分可逆的。SnO2颗粒尺寸的大小对于反应（1）的可逆性有着至关重要的影响。
尽管如此，关于电极中SnO2颗粒的尺寸效应的机理目前仍不明确。Deng等人在2016年的一篇综述中总结了近年来各种以SnO2作为锂电池电极的实验[8]，这些实验者们使用的SnO2颗粒直径大约都在 5nm-20nm 之间，但是它们表现出的性能却相差很大。同样是5nm直径的SnO2电极，有的容量仅有400 mAh/g左右而有的容量高达1000 mAh/g，有的电池在10次循环后容量就开始急剧衰减，而有的电池则在100次循环后容量才有明显的衰减。此外，Ahn等人和Kim等人分别于2004年和2005年研究了SnO2颗粒尺寸对于电池容量的影响[9, 10]。他们都是直接使用纯SnO2作为电极，都通过改变颗粒的大小（Ahn等人选择了直径分别为 20/11/5.6/2.3nm的颗粒，而Kim 等人选择了直径分别为8/4/3 nm的颗粒）研究尺寸对循环容量的影响，并试图找到一个最优尺寸，然而两篇文章的结论却并不相同。这表明，除SnO2颗粒的尺寸之外，可能还存在影响反应（1）可逆性的其他因素。
最近，有研究指出嵌锂后SnO2电极中Sn颗粒的尺寸也对反应（1）的可逆性有着极大的影响。Hu等人在2018年的一篇报道中观察到了Sn颗粒尺寸与反应（1）可逆性之间强烈的相关性[11]。Sn颗粒的尺寸越大，逆反应越不容易发生。遗憾的是，纳米级别尺寸的Sn颗粒表面能过高，在循环过程中分散的Sn颗粒将聚焦成更大的Sn颗粒以降低表面能，这导致电极中的Sn颗粒总会不可避免地增大，反应（1）的可逆性也会随之不可避免地降低。因此，如何控制反应中Sn颗粒的尺寸，避免其聚焦，又成为了一个新的难题。
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