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近年来，锂离子电池被广泛应用于便携式电子产品领域，并即将在电动汽车及可再生能源储能等领域实现大规模应用，因此，对下一代锂离子电池的能量密度、循环寿命和倍率性能等也将提出更高的要求。目前商业化的锂电池使用石墨材料作为负极，理论容量低(372mAh/g)是其未来广泛应用的重要瓶颈。正在研发的过渡金属化合物电极材料具有储锂容量高的优点，但由于较低的电子传导能力和充放电过程中体积膨胀带来的电极粉化限制了其循环寿命和容量保持率。对下一代电极材料设计构筑微纳分级结构，在纳米尺度上通过纳米晶缩短了锂离子扩散的距离，增加了与电解液的接触面积，促进电化学反应的充分进行，并通过纳米晶互连可以提供连续的电子传输通道；微米尺度上可提高振实密度并通过介孔结构有效地缓冲了嵌脱锂过程中体积膨胀的应力及减小对电极结构的破坏。借助于上述微纳结构设计，制备了多种长寿命、高容量的锂离子电池负极材料。