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碳纳米管在当代电化学储能中的作用OA北大核心CSTPCD

A review of carbon nanotubes in modern electrochemical energy storage

中文摘要英文摘要

随着全球能源需求的激增以及从化石燃料向可再生能源过渡的紧迫性,寻求可持续的能源存储解决方案变得尤为关键.凭借优异的电导率和结构完整性,碳纳米管(CNTs)在储能领域占据领先地位,为电化学能量存储(EES)器件的改进提供了希望.本综述深入探讨了 CNTs在EES领域的合成、特性和应用.详细分析了 CNTs合成技术的发展历程,包括电弧放电、激光烧蚀和化学气相沉积,并着重介绍了金属有机框架衍生CNTs以及具有三维有序大孔结构的新型CNT聚集体的最新发展.进一步审视了 CNTs在提升锂离子电池、锂硫电池、锂金属电池、钠电池、超级电容器和柔性电池等不同EES装备性能中的作用.强调了当前面临的挑战,如CNTs合成的规模化和CNTs在电极材料中的整合,并提出了可能的解决方案和未来的研究方向.借鉴作者团队的近期研究以及该领域的最新研究成果,本综述提出了 CNTs在推动可持续EES技术未来发展中发挥关键作用的前瞻性观点.

The quest for sustainable energy storage solutions is more critical than ever,with the rise in global energy demand and the urgency of transition from fossil fuels to renewable sources.Carbon nanotubes(CNTs),with their exceptional electrical conduct-ivity and structural integrity,are at the forefront of this endeavor,offering promising ways for the advance of electrochemical energy storage(EES)devices.This review provides an analysis of the synthesis,properties,and applications of CNTs in the context of EES.We explore the evolution of CNT synthesis methods,including arc discharge,laser ablation,and chemical vapor deposition,and highlight the recent developments in metal-organic framework-derived CNTs and a novel CNT aggregate with a three-dimensional ordered macroporous structure.We also examine the role of CNTs in improving the performance of various EES devices such as lith-ium-ion,lithium-metal,lithium-sulfur,sodium,and flexible batteries as well as supercapacitors.We underscore the challenges that remain,including the scalability of CNT synthesis and the integration of CNTs in electrode materials,and propose potential solu-tions and future research directions.The review presents a forward-looking perspective on the pivotal role of CNTs in shaping the fu-ture of sustainable EES technologies.

宋耀明;王成扬;邱石鑫;冯书鑫;左睿;张雅婷;贾可;夏雪;陈明鸣;吉科猛

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化学工程

碳纳米管碳纳米管合成金属离子电池锂硫电池柔性电池超级电容器

Carbon nanotubesCNT synthesisMetal-ion batteriesLithium-sulfur batteriesFlexible batteriesSupercapacitors

《新型炭材料(中英文)》 2024 (6)

1037-1074,38

This work was sponsored by National Natural Science Foundation of China(22379110)and Natural Science Foundation of Tianjin(20JCQNJC01280). 国家自然科学基金(22379110)天津市自然科学基金(20JCQNJC01280).

10.1016/S1872-5805(24)60878-4

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