锂离子电池凭借其能量密度高、单体电压高、自放电少、循环寿命长、绿色环保等优点,是当下应用最广泛,最受市场青睐的储能方案之一。目前,商用锂离子电池的负极材料为石墨,其理论比容量仅为372 m Ah g-1,已无法满足日益增长的储能需求。开发高比容量、高倍率性能和长工作寿命的负极材料是提高锂离子电池性能的一个关键因素。二氧化锡（Sn O2）负极的理论比容量高达1494 m Ah g-1,是当前具有研究潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。然而,受困于反应可逆性较差和循环稳定性不佳等问题,Sn O2负极无法充分发挥其高容量优势。研究表明,Sn O2负极在循环中形成的大尺寸LixSn/Sn颗粒是降低其反应可逆度和导致电极失效的重要因素。但是,这些大颗粒的形成机理尚不清楚,导致无法有针对性地抑制LixSn/Sn颗粒的形成。针对该问题,本文合成了不同尺寸的Sn O2纳米颗粒,借助原位透射电子显微技术研究了Sn O2负极中LixSn颗粒的形成过程以及负极尺寸效应对失效行为的影响规律。本文的主要研究内容和结果如下:（1）利用水热法合成了5 nm Sn O2颗粒,以及具有单颗粒分散性的Sn O2-氧化石墨烯（Sn O2@GO）复合材料;通过在800℃下煅烧5 nm Sn O2颗粒和Sn O2@GO复合物分别获得了50 nm和30 nm的Sn O2颗粒;发现在煅烧Sn O2@GO复合物的过程中,延长煅烧时间能增大产物的尺寸,降低煅烧前驱体Sn O2@GO中的GO含量能减小产物的尺寸。（2）发现Sn O2纳米颗粒的嵌锂过程可以分为3个阶段:（1）ESA（Electrochemically driven Solid state Amorphization,ESA）阶段,样品体积基本保持不变,Sn O2晶体转变为含有大量位错的非晶态物质;（2）转换阶段,样品体积迅速增大,Sn O2与Li+反应生成非晶Sn和Li2O;（3）合金化阶段,样品体积缓慢增大,Sn与Li+反应形成LixSn非晶。（3）研究了不同辐照束流密度下锂化Sn O2的结构演变过程:在较低的辐照束流密度下,锂化样品内会形成Li4.4Sn纳米晶,而在较高的辐照束流密度下,锂化样品内将形成大尺寸Li4.4Sn颗粒;脱锂时,这些大尺寸Li4.4Sn将转变为Sn大颗粒;发现Li4.4Sn颗粒的形成受电子束辐照束流密度而不是辐照总剂量的控制。（4）研究了锂化样品中Li+浓度与Li4.4Sn颗粒形成之间的关系,发现样品内高浓度Li+会导致大尺寸Li4.4Sn颗粒的形成,而低Li+浓度能有效抑制大颗粒的形成:理论计算表明高Li+浓度环境中的晶体Li4.4Sn/非晶Li2O界面不稳定,容易促使纳米晶团聚,从而形成大尺寸Li4.4Sn颗粒;将新鲜的锂化Sn O2样品静置一段时间后,样品内的Li+浓度会显著减低,并且样品内形成了更稳定的晶体Li4.4Sn/非晶LixSn Oy界面,有效抑制了Li4.4Sn颗粒的形成。（5）研究了Sn O2的尺寸效应对Li4.4Sn颗粒形成的影响规律,发现Li4.4Sn晶体的数量和尺寸随着Sn O2尺寸的减小而减小;尺寸小于15 nm的Sn O2能够有效抑制负极中Li4.4Sn的形成;研究了Sn O2负极的尺寸效应对电池性能的影响,发现5 nm Sn O2负极的循环稳定性和反应可逆性显著优于50 nm Sn O2负极,并且其在95圈充放电循环后的容量保持率为62.12%。