自从Sato推测多孔炭中会形成Li2分子因而具有高锂存储容量以来，有关碳纳米孔中金属锂储存的争论已经持续了三十多年。
近日，中科院物理研究所王兆翔研究员，国科大王雪锋报道了成功地实现了碳纳米管（CNTs）腔内金属锂的储存，阐明了空腔内的吸引物质如碳化铁（FexC）的重要性以及锂离子嵌入碳纳米管石墨结构的能力。此外，利用冷冻电镜（Cryo-TEM）直接观察到了金属锂的存在。
文章要点
1）HRTEM成像和EELS光谱都证实了腔体中FexC上/周围存在金属锂。用作CNT制备催化剂的亲锂FexC吸引了嵌入的锂离子，使其在CNT中间层中扩散并最终到达空腔。锂离子与导电碳化物一起转移电荷，并被还原成锂原子。同时，碳纳米管腔的高曲率使得锂原子在0.0 V（vs. Li+/Li）或以上的亲锂FexC表面或周围聚集生长成金属锂。此外，密度泛函理论（DFT）计算也表明，FexC对锂离子和钠离子都有很强的亲和力。
这些发现为CNTs腔内锂生长的可行性以及利用Cryo-TEM技术观察到CNTs腔内的金属锂提供了理论依据。
参考文献
Gaojing Yang , Zepeng Liu , Suting Weng , Qinghua Zhang , Xuefeng Wang , Zhaoxiang Wang , Lin Gu , Liquan Chen , Iron Carbide Allured Lithium Metal Storage in Carbon Nanotube Cavities, Energy Storage Materials (2021)
DOI：10.1016/j.ensm.2021.01.022
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.01.022
