美国物理研究所 用于可扩展储能系统的单壁碳纳米管厚电极
信用:居、桂花玉 锂离子电池是许多便携式设备以及电动车辆的主要可充电电源，但是它们的用途有限，因为它们不能在提供高功率输出的同时允许可逆的能量存储
《应用物理评论》中报道的研究旨在通过展示包含导电填料如何提高电池性能来提供解决方案
最佳电池设计包括厚电极结构
这提高了能量密度，但这种设计存在锂离子传输不畅的问题，而锂离子传输是这些电极发挥功能的关键一步
已经尝试了各种改进技术，包括构建垂直排列的通道或创建适当尺寸的孔以促进锂离子的传输
另一种方法是使用由碳制成的导电填充物
这项研究考虑了三种类型的填料:单壁碳纳米管、石墨烯纳米片和一种被称为超级磷的物质，一种在石油前体氧化过程中产生的碳黑颗粒
超级磷是锂离子电池中最常用的导电填料
这些填充物被添加到一种被称为NCM的电极材料中，这种电极材料含有镍、钴和锰
研究人员用扫描电子显微镜检查了所得的复合材料
超级粒子和NCM粒子被发现以点对点接触的方式排列
然而，单壁碳纳米管被包裹在NCM粒子周围，形成了一层导电涂层
此外，在NCM粒子之间的空间观察到相互连接的单壁碳纳米管网络
石墨烯纳米片也包裹在NCM电极颗粒周围，但不像单壁碳纳米管那样均匀
发现单壁碳纳米管是NCM电极的最佳导电填料
“测得的电导率与逾渗理论一致
作者之一的余桂华说:“当一种导电填料加入到绝缘基体中时，一旦通过复合材料的第一条导电通道形成，电导率就会显著增加。”
由于渗透需要通过填料的完整路径，因此需要足够量的导电填料
因此，研究人员考虑了不同数量的填料，发现将NCM电极与0
16%重量的单壁碳纳米管产生良好的导电性
为了达到这些相同的结果，需要更大量的超级磷和石墨烯
研究人员使用了几种光谱技术，包括拉曼和x光吸收光谱，来研究最终的复合材料
“这是中尺度传输特性中心的一项合作努力，该中心是美国政府支持的一个能源前沿研究中心
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能源部基础能源科学项目
我们的发现表明，单壁碳纳米管整合到NCM电极促进离子和电荷转移
这将导致更高的电化学利用率，尤其是在高放电率下，”于说
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