随着锂离子电池在高端电子设备及电动汽车领域的应用,其安全性、成本高、锂储量低及低温性能差等问题日益明显。钠离子电池由于与锂离子电池具有相同的工作机理,且自然界中钠资源储量丰富,受到了广泛的关注。由于钠离子比锂离子半径较大,用于锂离子电池的石墨类负极难以储存钠。因此,开发具有高容量、高稳定性及安全性的钠离子电池负极材料具有重要的研究意义。锑由于具有较高的理论比容量(660 m Ah g^-1)和适中的电化学反应平台电压（0.5–0.8 V vs Na⁺/Na）,被认为是有潜力的钠离子电池负极材料。然而,锑在嵌脱钠过程中会发生体积变化,存在较大的内应力,导致电极材料粉化剥落,电池循环稳定性差。针对钠离子电池锑负极存在的稳定性差的问题,设计树枝状Sb纳米晶和Sb/Sb₂O₃纳米复合材料,借助树枝结构间隙、纳米晶小尺寸及Sb₂O₃缓冲层来缓解锑负极体积膨胀引起的内应力,提高电极稳定性。并通过核-壳结构模型计算嵌钠过程中Sb/Sb₂O₃负极的应力分布。（1）通过氧化还原结合热处理制备了Sb/Sb₂O₃纳米复合材料,并研究了热处理温度对材料的形貌、组成及电池性能的影响。结果表明,复合材料颗粒粒径为20-200 nm,随热处理温度的升高粒径增加,归因于Sb₂O₃氧化层随温度升高逐渐变厚。将Sb/Sb₂O₃纳米复合材料用于钠离子电池负极,结果表明,在0.1 A g^-1的电流密度下充放电100圈后,Sb/Sb₂O₃-100,Sb/Sb₂O₃-200和Sb/Sb₂O₃-300的可逆容量分别为440 m Ah g^-1,540 m Ah g^-1和365 m Ah g^-1,高于Sb的90 m Ah g^-1,表明Sb₂O₃能够提高Sb负极循环稳定性,得益于Sb₂O₃基体对体积变化和应力的缓冲作用。除此之外,Sb₂O₃-200具有更好的循环和倍率性能,归因于Sb/Sb₂O₃-200纳米复合材料具有适当的Sb/Sb₂O₃比例,有利于钠离子和电子传输。（2）通过建立符合钠离子电池内部工作原理的核-壳结构的扩散-应力耦合模型来描述Sb/Sb₂O₃电极材料内部的离子扩散与由此产生的应力,分析Sb/Sb₂O₃颗粒的机械稳定性。模拟结果表明,在Na⁺嵌入过程中,Sb₂O₃壳层承受来自颗粒体积膨胀产生的内部应力,Sb-Sb₂O₃界面会产生较大的拉伸径向应力与切向应力,使Sb-Sb₂O₃核壳界面易发生脱粘,造成材料内阻增大,影响电池性能。该结果也表明核壳结构电极材料的选取应选择高能量密度材料作为内核,机械稳定性好、强度高的材料作为壳层。（3）通过电流置换以Zn微米粉为模板制备了树枝状Sb纳米晶,对其形貌、组成及用于钠离子电池的性能进行表征。结果表明,树枝状Sb纳米晶为六方晶相结构,具有多孔结构,单个纳米晶树枝直径约为50 nm。在0.1 A g^-1和0.5 A g^-1的电流密度下,循环160圈后,可逆比容量分别为572.3m Ah g^-1和374.5 m Ah g^-1。即使在1 A g^-1的高电流密度下循环120圈之后,可逆容量为532.8 m Ah g^-1,表明树枝状Sb纳米晶具有非常好的电化学循环和倍率性能。这主要归因于树枝状结构能够缓解体积膨胀,降低内应力,同时有利于循环过程中钠离子和电子快速传输。