李宝华/金钟等EnSM综述：锂-硫属元素电池CNT结构的合理设计进展与展望

可充电锂-硫属元素（S、Se 和 Te）电池（LCB）由于其高理论容量和能量密度而引起了相当大的兴趣。然而，LCBs通常会遭受硫属元素的剧烈体积膨胀、中间体的溶解和穿梭以及严重的锂枝晶生长。碳纳米管 (CNT) 已被用于解决这些紧迫的问题，包括正极的构造、夹层的制造、隔膜的改性和锂负极的设计。

在此，清华大学深圳研究生院李宝华教授、南京大学金钟教授及香港理工大学Junxiong Wu等人全面介绍了基于CNT的LCB材料的最新进展。作者首先比较了不同液体电解质中LCB的电化学原理，并总结了CNT在提高硫属元素利用率和减缓锂枝晶生长方面的多种功能。

然后从设计概念的角度讨论了碳纳米管在 LCB 中的详细作用、制造/合成方法、电化学性能和潜在机制，介绍了基于CNT的锂金属电池主体的最新进展。

图1. CNT在LCB中的功能示意图以及基于CNT的微纳米结构

最后，作者总结了开发基于CNT的LCB 的主要挑战如下：

（1）碳纳米管的可扩展制造仍然是 LCB 实际应用的障碍；

（2）应为正极、夹层、隔膜和负极构建高性能 CNT 组件；

（3）碳纳米管功能化的精确控制仍需系统研究；

（4）除了CNT骨架的合理设计外，还应探索其他显著影响LCB性能的组件以推动其商业化；

（5）应确定和阐明不同 LCB 的工作机制。作者相信本文可为LCBs的进一步开发和商业化提供新的见解。

图2. LCBs在碳酸盐基和醚基电解液中的充放电曲线

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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李宝华/金钟等EnSM综述：锂-硫属元素电池CNT结构的合理设计进展与展望

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