多層碳納米管薄膜構成保護膜 讓鋰電池不被刺穿

《自然·通訊》近日發表了特種科學院、武漢理工大學等單位聯合團隊的研究成果，他們合成了一種多層碳納米管薄膜，能夠自組裝在金屬鋰負極表面，截停鋰枝晶。

碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應用前景也不斷地展現出來。

碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊結構（徑向尺寸為納米量級，軸向尺寸為微米量級，管子兩端基本上都封口）的一維量子材料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離，約0.34nm，直徑一般為2~20nm。并且根據碳六邊形沿軸向的不同取向可以將其分成鋸齒形、扶手椅型和螺旋型三種。其中螺旋型的碳納米管具有手性，而鋸齒形和扶手椅型碳納米管沒有手性。

2017年10月27日，世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，碳納米管，多壁MWCNT-7在2B類致癌物清單中。

特種科學院副研究員張浩介紹，金屬鋰具有最高的理論比能量，被公認是最具前景的下一代高能量電池負極材料，之所以難以應用，是因為金屬鋰在循環充放電下產生鋰枝晶刺穿電池。

論文第一作者張慧敏介紹，團隊巧妙設計出擁有親鋰憎鋰“雙重性格”的梯度金屬鋰保護膜，底部是具有親鋰性能的納米氧化鋅／碳納米管復合層，頂部是憎鋰強度高達8GPa的碳納米管層。該保護膜可以長期有效抑制鋰枝晶生長，確保電池獲得極高安全性，以及接近100%的充放電效率。

本文摘自：科技日報