多层碳纳米管薄膜构成锂电池的保护膜

《自然·通讯》近日发表了特种科学院、武汉理工大学等单位联合团队的研究成果，他们合成了一种多层碳纳米管薄膜，能够自组装在金属锂负极表面，截停锂枝晶。

碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。

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碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口）的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2~20nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。

2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，碳纳米管，多壁MWCNT-7在2B类致癌物清单中。

特种科学院副研究员张浩介绍，金属锂具有最高的理论比能量，被公认是最具前景的下一代高能量电池负极材料，之所以难以应用，是因为金属锂在循环充放电下产生锂枝晶刺穿电池。

论文第一作者张慧敏介绍，团队巧妙设计出拥有亲锂憎锂“双重性格”的梯度金属锂保护膜，底部是具有亲锂性能的纳米氧化锌／碳纳米管复合层，顶部是憎锂强度高达8GPa的碳纳米管层。该保护膜可以长期有效抑制锂枝晶生长，确保电池获得极高安全性，以及接近100%的充放电效率。