碳納米管在鋰電池負極材料中的應用

負極材料，是化學電池的重要組成部分，在電池中起到了能量的儲存與釋放作用。那麼，受大家高度關注的碳納米管在鋰電池負極材料中的應用如何呢？

1、碳納米管直接作鋰電池負極材料

碳納米管的微觀結構使得鋰離子的嵌入深度小、行程短及嵌入位置多，同時因材料具有較強的粒子運輸能力，而能很好的作為負極材料。不過，碳納米管直接作負極材料的話，存在以下幾個不足：1）首次充放電效率較低；2）缺乏穩定的電壓平臺；3)電位滯後現象。

2、碳納米管-矽基複合材料作鋰電池負極材料

矽材料，具有很高的理論比容量（4200 mAh/g）、較低的放電電位等特點，作為負極材料有利於電池輸出較高的電壓。但是，矽在迴圈中體積變化非常大（約400%），使其在數個迴圈後迅速粉化失效，導致蓄電池迴圈穩定性急劇變差，另外矽的導電性也不好。因此，引入碳納米管不僅可抑制充放電過程中矽材料的體積變化，還能提高鋰離子擴散速率，從而使複合材料的儲鋰性能變得更好。

3、碳納米管-金屬氧化物複合材料作鋰電池負極材料

與矽材料類似，金屬氧化物也存在電導率低和體積效應大的問題。因此，科學家將碳納米管與金屬氧化物進行複合，進而克服金屬氧化物導電性差、極化作用和體積膨脹大的缺點。

4、碳納米管與矽或金屬氧化物形成複合材料的方法

研究表明，複合方法主要有機械和化學處理兩種方法。其中，採用機械處理得到的複合材料的迴圈性能有待提高；而化學處理得到的複合材料既能保持高容量的特性，又能有效抑制材料的體積膨脹，從而提高碳納米管的電化學性能。

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