碳纳米管（CNTs）基材料因其独特的特性和优异的性能而备受关注。

近日，中科院长春应化所明军研究员，防化研究院Hai Ming，兰州大学张俊丽报道了在金属氧化物（MnO）微粒上构建了由金属催化剂（Co、Ni、Cu）引发的CNTs网络，从而获得一种用于高性能锂离子电池（LIBs）的Co-MnO@C-CNTs负极。

文章要点

1）研究人员首先用水热法制备了均匀的CoCO₃-MnCO₃微球，然后在Ar/C₂H₂中通过热反应逐步得到CoO-MnO、CoO-MnO@C中间体和Co-MnO@C-CNTs产物。其主要分为三步：i）形成金属氧化物。当温度升高到350 °C左右时，金属碳酸盐可以分解成金属氧化物；ii）过渡金属的碳包覆与还原。当温度升高到500 ℃时，乙炔可以首先被形成的金属氧化物分解成碳原子/团簇，碳原子/团簇可以沉积并覆盖在CoO-MnO表面形成碳层，而CoO可以被H₂原位还原为Co纳米晶；iii）形成CNTs网络。由于Co纳米晶的催化作用，CNTs可以原位生长在金属氧化物颗粒上，形成Co-MnO@C-CNTs。

2）实验结果显示，Co-MnO@C-CNTs负极具有1050 mAh g⁻¹的极高容量，超过10 A g⁻¹的超高倍率容量，以及超过500次循环的长寿命。当使用富镍正极（如LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂）并在4.5 V以上的高压下充电时，进一步证实了Co-MnO@C-CNTs负极的出色性能。在150次循环中，1 C下可保持71.5%的高容量保持率。

3）Co-MnO@C-CNTs负极优越的性能与CNTs网络有关，其不仅充当了快速离子/电子传输的“高速公路网”，而且还缓冲了结构的变化。此外，金属纳米颗粒还可以提高导电性和催化金属氧化物的镀锂/剥离，从而获得更高的可逆性和长期循环性。

参考文献

Qujiang Sun, et al, Metal Catalyst to Construct Carbon Nanotubes Networks on Metal Oxide Microparticles towards Designing High-Performance Electrode for High-Voltage Lithium-Ion Batteries, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202009122

https://doi.org/10.1002/adfm.202009122