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可充電鋰-硫?qū)僭兀⊿、Se 和 Te）電池（LCB）由于其高理論容量和能量密度而引起了相當大的興趣。然而，LCBs通常會遭受硫?qū)僭氐膭×殷w積膨脹、中間體的溶解和穿梭以及嚴重的鋰枝晶生長。碳納米管 (CNT) 已被用于解決這些緊迫的問題，包括正極的構(gòu)造、夾層的制造、隔膜的改性和鋰負極的設(shè)計。

李寶華/金鐘等EnSM綜述：鋰-硫?qū)僭仉姵谻NT結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計進展與展望

在此，清華大學(xué)深圳研究生院李寶華教授、南京大學(xué)金鐘教授及香港理工大學(xué)Junxiong Wu等人全面介紹了基于CNT的LCB材料的最新進展。作者首先比較了不同液體電解質(zhì)中LCB的電化學(xué)原理，并總結(jié)了CNT在提高硫?qū)僭乩寐屎蜏p緩鋰枝晶生長方面的多種功能。

然后從設(shè)計概念的角度討論了碳納米管在 LCB 中的詳細作用、制造/合成方法、電化學(xué)性能和潛在機制，介紹了基于CNT的鋰金屬電池主體的最新進展。

圖1. CNT在LCB中的功能示意圖以及基于CNT的微納米結(jié)構(gòu)

最后，作者總結(jié)了開發(fā)基于CNT的LCB 的主要挑戰(zhàn)如下：

（1）碳納米管的可擴展制造仍然是 LCB 實際應(yīng)用的障礙；

（2）應(yīng)為正極、夾層、隔膜和負極構(gòu)建高性能 CNT 組件；

（3）碳納米管功能化的精確控制仍需系統(tǒng)研究；

（4）除了CNT骨架的合理設(shè)計外，還應(yīng)探索其他顯著影響LCB性能的組件以推動其商業(yè)化；

（5）應(yīng)確定和闡明不同 LCB 的工作機制。作者相信本文可為LCBs的進一步開發(fā)和商業(yè)化提供新的見解。

圖2. LCBs在碳酸鹽基和醚基電解液中的充放電曲線

Rational Design of Carbon Nanotube Architectures for Lithium-Chalcogen Batteries: Advances and Perspectives, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.023

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