高容量鋰電池的發(fā)展很大程度上受制于電極材料性能的提高。電極材料的納米化有利于增大鋰離子的擴(kuò)散速率，改善電極材料與電解質(zhì)溶液的浸潤(rùn)性，從而顯著提高材料的電化學(xué)性能。但是在多次充放電過(guò)程中，這些高活性的納米顆粒容易粉化，從而導(dǎo)致容量的快速衰減。如何獲得高容量、高功率、長(zhǎng)壽命的電極材料是當(dāng)前鋰離子電池研究的重點(diǎn)。

中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室官輪輝研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組在科技部973計(jì)劃項(xiàng)目的資助下，利用各種碳納米基材料作為載體，顯著提高了電極材料的穩(wěn)定性。該研究小組發(fā)展了一種基于溫和的濕化學(xué)反應(yīng)合成方法，將各種金屬氧化物納米顆粒均勻負(fù)載在包括碳納米管、納米角、石墨烯等載體上，成功合成出系列均勻負(fù)載的碳基金屬氧化物復(fù)合納米材料，在循環(huán)穩(wěn)定、倍率性能等方面表現(xiàn)出優(yōu)異電化學(xué)性能。

單壁碳納米管的管內(nèi)填充修飾及管外負(fù)載處理后，制備的復(fù)合負(fù)極材料比容量達(dá)到900mAh/g，是現(xiàn)有商品化負(fù)極材料的3倍（Chem. Comm. 2011, 47, 5238）；以碳納米角為載體的負(fù)極材料具有良好電化學(xué)穩(wěn)定性，顯示了新一類碳納米材料的應(yīng)用前景（Chem. Comm. 2011, 47, 7416；RSC ADV.DOI: 10.1039/C1RA00267H）；通過(guò)原位的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)合成出形態(tài)結(jié)構(gòu)可控的碳納米管負(fù)載MnO2納米復(fù)合材料，可將其直接作為鋰空氣電池的正極材料，該復(fù)合材料在循環(huán)及倍率性能上有明顯提高（Electrochem. Comm. 2011, 13, 698）。

此外，該研究小組在單壁碳納米管表面設(shè)計(jì)合成了小于5納米的高度分散Pt基核殼材料，其Pt原子對(duì)乙醇的催化氧化能力是商品化Pt/C的8倍，該方法為設(shè)計(jì)合成Pt高效利用的燃料電池催化劑提供了新思路（Energy Environ. Sci. DOI: 10.1039/c1ee02044g）。