电极材料天花板｜被顶刊反复选用的碳纳米管

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在锂电、传感、电催化、超级电容器等众多电化学研究中，碳纳米管常常是顶刊论文里的首选电极材料。得益于其优异的导电性、一维贯通的纳米结构、大比表面积和出色的结构稳定性，碳纳米管可以快速传输电子、提供充足的反应位点，同时在长期电化学测试中不易坍塌、性能稳定，能显著提升器件的灵敏度、循环寿命与整体性能。这也是为什么大量高水平期刊都会选用碳纳米管作为电极体系的核心支撑材料。

先丰纳米的碳纳米管产品凭借纯度高、性能稳定可靠，已助力众多课题组发表多篇高分文章，品质经过大量科研实验验证。

本期小丰整理了3月份先丰碳纳米管产品作为电极材料发表的相关文章，一起看下吧~

Nature Communications

具有高钴镍活性的非晶/晶态交织多足结构用于宽温域钠硫电池

钠硫电池是一类成本低廉、极具潜力的新型钠离子二次电池。但在充放电过程中，硫电极会发生16电子转移，带来明显的反应动力学缓慢问题；加上反应中生成的多硫化物中间体易溶解、会在正负极之间来回迁移，形成严重的穿梭效应，限制了其在宽温度范围内的应用。

2026年3月10日，期刊Nature Communications报道先丰客户通过Sn掺杂的方式干扰CoNiS晶体生长，以二维Ti3C2Tₓ MXene为基底成功合成出具有非晶/晶态交织界面的多足状A/C-CoNiS催化剂，显著提升了钠硫电池在宽温度范围内的电化学性能。Sn的引入不仅诱导了独特的多足结构形成，还调控产生了非晶/晶态两相交织的结构特征，同时使Co、Ni原子的电子微环境发生改变，提升了硫空位含量，且该催化剂具备更大的比表面积与介孔结构，为电解质浸润和离子扩散提供了有利条件。

实验结果显示，负载硫后的A/C-CoNiS/S作为钠硫电池正极展现出优异的宽温域电化学性能，室温下3A g-1电流密度经1200次循环后放电容量达1320.8mAh g-1，每圈衰减仅0.012%；−20°C下2A g-1电流密度经400次循环放电容量为949.9mAh g-1；50°C下2A g-1电流密度经700次循环放电容量保持1409.3mAh g-1，每圈衰减仅0.001%，同时该电极在高硫负载、不同倍率下均表现出稳定的循环与倍率性能，远优于纯晶相的C-CoNiS/S电极。

电化学测试、吸附实验与密度泛函理论计算证实，Sn掺杂形成的非晶/晶态界面可优化Co、Ni对多硫化物钠的吸附能，通过Co–S和Ni–S键的作用降低多硫化物转化的能垒，使决速步能垒从0.36eV降至0.25eV（非晶区）和0.27eV（晶区），同时有效提升电荷转移速率，缓解多硫化物穿梭效应。

原位电化学阻抗与弛豫时间分布分析进一步验证了该催化剂在低温下仍能显著加速反应动力学，证实了非晶/晶界面工程在提升催化剂性能上的有效性，为开发高性能宽温域钠硫电池硫电极催化剂提供了高效的界面工程策略。

该项工作中制备电极时用到的碳纳米管来自先丰纳米。

文献名称：Amorphous/crystalline interwoven multipods with high Co/Ni activity for wide-temperature-range sodium-sulfur batteries

Joule

受种子生长启发的界面生长聚合策略构建高性能、低成本及环境友好的复合凝胶电解质

原位聚合技术可制备与正负极紧密接触的准固态凝胶电解质，被视作固态（准固态）锂金属电池批量生产的突破性进展。传统原位聚合体系多为光、热等引发体系，存在稳定性差、存储条件苛刻及难以兼容现有电池生产体系等问题，限制了（准）固态锂金属电池的工业化生产。此外，这些体系常使用有机引发剂，还存在危害环境及健康等风险。

2026年2月26日，期刊Joule报道研究人员受种子萌发过程的启发，提出一种无需外部能量输入和传统有机引发剂的原位聚合新方法，利用无毒、低成本的二硫化钼（MoS2）作为无机引发剂引发二氧戊环单体（DOL）开环聚合，克服了传统引发剂稳定性差、能耗高等工业障碍。相较于有机引发剂，MoS2引发剂可通过简单步骤实现闭环回收和多次利用，避免了环境危害和环境污染。

基于上述策略，研究人员将MoS2负载在电池隔膜上制成界面生长聚合(IGP)隔膜，并在装配电池过程中滴加不含有机引发剂的DOL电解液，隔膜上的MoS2即可引发DOL开环聚合反应。同时，MoS2还充当了无机填料，在引发DOL聚合后形成紧密复合界面，原为转化为复合凝胶电解质。复合界面处的硫-钼电荷梯度可有效调控阴阳离子传输与配位行为，加快锂离子传输速率。

更重要的是，该界面生长聚合策略可轻松适配现有卷对卷涂布工艺，无需额外设备投入，使原位聚合电解质的生产成本较传统方法降低约97%。该项工作中提到的新型电解质原位构建的策略，将推动准固态锂金属电池及其他高比能储能系统的产业化发展。

该项该工作制备负极电极时用到的碳纳米管来自先丰纳米。

文献名称：Closed-loop recyclable interfacial growth polymerization enables scalable and economical quasi-solid-state lithium metal batteries

Chemical Engineering Journal

界面吸附与排斥双重调控实现单向离子传输和稳定的湿气发电

从环境湿气中直接发电是一种应对未来能源需求和危机的潜在途径。湿气发电装置的发电能力高度依赖于连续的离子供应和稳定的电极活性，但在运行过程中，电极界面易发生活性退化和氧化物积累，导致接触电阻增加、电荷提取效率降低，最终造成性能衰减甚至失效。

2026年3月6日，期刊Chemical Engineering Journal报道先丰客户构建了一种基于纳米流体二极管结构的湿气发电机，通过在电极界面引入活性离子层，使装置在保留二极管结构固有高效离子整流特性的同时，解决了界面处电极活性退化问题，从而显著提高了湿气发电机的输出功率和运行稳定性。

该项工作中的活性离子层由十二烷基三甲基溴化铵、聚偏二氟乙烯和氧化铝组成，其中十二烷基三甲基溴化铵作为离子选择性吸附剂和排斥剂，氧化铝用于在层内形成多孔结构，聚偏二氟乙烯作为粘合剂。在静电吸附作用下，活性离子层促进氢氧根离子从纳米通道向离子-电子耦合界面的单向传输，从而显著增强界面处的电荷转换效率和外部功率输出。同时，活性离子层的强静电相互作用排斥镓阳离子，防止镓金属及其氧化物从电极界面迁移进入纳米通道，避免纳米传输通道堵塞和界面失效。

实验结果表明，该湿气发电机在高湿度条件下可提供约0.9伏的开路电压和约180微安每平方厘米的短路电流密度，并能稳定运行超过200小时。相比之下，不含活性离子层的对照装置在相同时间后性能衰减至初始值的仅4%。该装置的最佳负载电阻为6千欧，最大输出功率密度达34.32微瓦每平方厘米。

这项工作在自供电传感器、可穿戴电子设备和物联网节点供电等领域具有广阔应用前景，通过串联和并联多个器件可分别实现电压和电流的线性增加，六个器件串联可获得约4.8伏电压，六个器件并联可获得约1.01毫安每平方厘米的短路电流输出，可直接驱动商业电子设备和为电容器充电。

该项工作中制备正极电极使用的碳纳米管来自先丰纳米。

文献名称：Interface adsorption and repulsion dual regulation for unidirectional ion transport and stable power generation from moisture

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