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清华大学魏飞教授：碳纳米管在锂电中的研究进展

2025-09-10 09:24:46 来源：石墨邦

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简介：储能技术是全球能源转型、未来能源革命的核心，而碳纳米管作为“纳米级改变者”，其独特性质(如高导电性、高比表面积)为储能技术带来变革。碳纳米管具有本征sp2共价结构所带来的优异导电、力学性能和化学稳定性，在锂离子电池等储能领域中具有广泛的应用前景。碳纳米管目前在锂离子电池中的应用领域包括导电网络、集流体、干法电极，方法具有普适性。碳纳米管以“跨尺度”、“跨领域”的思维，从原子级调控到宏观系统集成，从材料科学到数字化智能设计，为储能系统带来全新的可能性。

储能技术是全球能源转型、未来能源革命的核心，而碳纳米管作为“纳米级改变者”，其独特性质(如高导电性、高比表面积)为储能技术带来变革。碳纳米管具有本征sp2共价结构所带来的优异导电、力学性能和化学稳定性，在锂离子电池等储能领域中具有广泛的应用前景。碳纳米管目前在锂离子电池中的应用领域包括导电网络、集流体、干法电极，方法具有普适性。碳纳米管以“跨尺度”、“跨领域”的思维，从原子级调控到宏观系统集成，从材料科学到数字化智能设计，为储能系统带来全新的可能性。本文综述了近年来碳纳米管在锂离子电池正极、负极中的应用，并展望其未来发展方向。

图1 CNT作为导电网络的应用

图2 导电网络的渗流机理

图3 CNT在正极中的应用

图4 CNT在负极中的应用

图5 CNT作为电极中的力学指针

图6 CNT在电极中的针刺效应

图7 电极制造工艺

图8 展望

文章信息

何姿颖,于型伟, 吕清龙, 王新平, 张晨曦, 魏飞. 碳中和背景下碳纳米管在锂离子电池中的研究进展. 新型炭材料(中英文)， 2025,40(4): 766 - 781.

Zi-ying HE, Xing-wei YU, Qing-long LV, et al. Advances in the use of Carbon Nanotubes in Lithium-ion Batteries. New Carbon Materials, 2025,40(4): 766 - 781.

DOI:10.1016/S1872-5805(25)61020-1

通讯作者简介

魏飞，博士，清华大学化工系教授，绿色反应工程与工艺北京市重点实验室主任。长期从事流态化、多相反应工程及碳纳米管结构控制与批量生产技术。致力于多相反应器的新概念及新理论研究、研发用于煤及石油化工、纳米材料、清洁能源化学品、环境等领域的新型过程及设备。1997年获国家杰出青年基金，1999年获长江学者奖励计划。主持设计30余台多相反应器投入商业运行，如2000吨/年纳米聚团流化床法碳纳米管、60万吨/年流化床甲醇制丙烯(在建)、3万吨/ 年流化床法甲醇制芳烃及10万吨/年流化床法苯胺，15万吨/年下行床催化裂化等，研究成果获国家科技进步二等奖(2002年，2008年)、中石化科技进步一等奖(2001、2007年)、教育部自然科学一等奖(2005， 2015)、发明一等奖(2012)。在Science、Nature等杂志发表论文600余篇，专著4部，SCI 引用 50000余次，H 因子 97。是2016-2021克莱蒽材料领域高被引学者。中国颗粒学会能源颗粒材料专业委员会主任，中国化工学会、石油学会理事等职，Carbon Future主编。