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可充電鋰-硫屬元素（S、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通常會遭受硫屬元素的劇烈體積膨脹、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，包括正極的構造、夾層的制造、隔膜的改性和鋰負極的設計。

在此，清華大學深圳研究生院李寶華教授、南京大學金鐘教授及香港理工大學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中LCB的電化學原理，并總結了CNT在提高硫屬元素利用率和減緩鋰枝晶生長方面的多種功能。

然后從設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的微納米結構

最后，作者總結了開發基于CNT的LCB 的主要挑戰如下：

（1）碳納米管的可擴展制造仍然是 LCB 實際應用的障礙；

（2）應為正極、夾層、隔膜和負極構建高性能 CNT 組件；

（3）碳納米管功能化的精確控制仍需系統研究；

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

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

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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李寶華/金鐘等EnSM綜述：鋰-硫屬元素電池CNT結構的合理設計進展與展望

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