金屬錫，一種具有較低放電電位和高理論容量(對於Li4.4Sn，992mAh/g；對於Na15Sn4，847mAh/g)的材料，被看作鋰離子電池(LIBs)和鈉離子電池(NIBs)材料最佳選擇。然而，嚴重的體積膨脹(LIB體積膨脹300%，NIB體積膨脹520%)引起的電極材料粉化脫落，導致電化學性能衰減(容量衰退快，導電性差)，阻礙了其實際應用。先前的研究表明，通過將材料尺寸納米化可以有效削弱合金化和去合金化過程中的體積膨脹，縮短離子遷移路徑，從而提供優異的倍率性能。
納米材料最突出的問題莫過於發生團聚，由此限制了材料的循環穩定性。鑑於此，美國馬里蘭大學王春生教授課題組通過靜電紡絲和原子沉積(ALD)技術成功地合成了管線TiO2-Sn-CNF，材料電化學性能及其優異，並將此成果發表於國際期刊Nano Letters(13.779，2016)。
圖1. (a) 管線狀TiO2-Sn-CNF在100mA/g下的循環性能.; (b, c) 管線狀TiO2-Sn-CNF，核殼狀TiO2-Sn-CNF，Sn@CNFs和CNFs在LIBs以及NIBs中各自的循環壽命; (d) 管線狀TiO2-Sn-CNF在5, 15, 25nm TiO2殼下以200mA/g進行LIBs的循環壽命測試; (e) 管線狀TiO2-Sn-CNF在LIBs中的倍率性能; (f) 在LIBs和NIBs中，管線狀TiO2-Sn-CNF負極在循環200圈前後的能奎斯特圖。插圖是所研究系統的等效電路。
將TiO2-Sn-CNFs分別用於LIBs和NIBs進行電化學測試：在NIBs中以100mA/g循環400次後可逆容量達413mAh/g，在LIBs中以200mA/g循環1100此後可逆容量高達643mAh/g；兩者的首次庫倫效率分別為58.39%和66.8%，經過幾圈循環後庫倫效率維持在99%以上，表明其可逆性極佳。
圖2. 管線狀TiO2-Sn-CNF的製備示意圖。
作者從材料的細微特徵揭示了其之所以電化學性能優異的兩個主要原因：首先，管線狀TiO2-Sn-CNF的碳納米纖維層中均勻地分佈著納米Sn顆粒，在有效緩衝循環過程中產生的應力和應變並維持3D導電骨架的穩定性的同時，還能維持高容量；
其次，採用ALD技術沉積的TiO2膜能夠有效縮短電解液到其表面的距離，與此同時能夠減少Sn的聚集並抑制體積變化，起到保形和自支撐的作用，從而提高庫倫效率並增強循環穩定性。
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