从手机到电动汽车，锂离子电池目前已成为主要的能源存储设备。现在，研究表明如何让他们更加环保并获得更多的权力。通过使用碳纳米管，来自美国克莱姆森大学的印度科学家小组消除了传统电池中对有毒有机溶剂的需求。
“传统上，锂离子电池电极是使用称为N-甲基吡咯烷酮或NMP的有机溶剂制造的。使用NMP是因为它与涂有电池材料的铝箔高度兼容，“ACS欧米茄发表的第一作者LakshmanVentrapragada解释说。“NMP价格昂贵且有毒。实际上，每个制造单位通常使用花费超过一百万美元的溶剂回收系统来回收该NMP。我们的目标是用水取代NMP并实现更好的电池性能。”
尽管之前尝试过使用水作为溶剂，但其高表面张力常常导致电池电极在干燥时与底层铝箔分离。该团队使用垂直排列的碳纳米管森林（原子厚碳卷成圆柱体）涂覆铝箔以实现海绵状毛细管作用。
纳米管森林
“碳纳米管森林只有10-30微米长，可以垂直排列在铝上。我们能够使用特殊的卷对卷化学气相沉积工艺在低温下直接在铝箔上生长碳纳米管，“克莱姆森大学物理学助理教授RamakrishnaPodila教授和相应的论文作者解释说。“纳米管也可以喷涂在铝上。这些纳米管涂层铝箔可以直接集成到现有的锂离子电池制造单元中，因为除了用水替换溶剂外，它们不需要对现有设备进行任何更改”。
研究小组随后使用一种称为磷酸铁锂或LFP的锂活性材料与粘合剂一起在水中混合，以制成碳纳米管涂覆的铝箔上的电池电极。粘合剂帮助活性物质牢固地粘附在下面的箔上。
电池的能量和功率
在充电过程中，锂离子电池在一侧传输来自锂活性材料的锂离子，将其捕获在另一侧的石墨电极中。在放电过程中，锂离子会离开石墨并返回锂离子活性材料供电设备，如手机或笔记本电脑。电池的性能是根据两件事情来评定的：能量和能量。
能量正比于电池可以承受的总电量，即捕获的锂离子的量，而功率与锂离子可以在电池中传输的速度有关。小时的需要是高功率和高能量的电池。
高放电率
在传统锂离子电池中，高功率快速充电会加热电极并破坏聚合物粘合剂，从而帮助锂活性材料粘附到铝箔上。这是电池故障中最常见的模式之一，不能在不损害电池总能量的情况下实现高功率。但该团队制造的新电池能够承受高能量（600mA/g或在15分钟内完全充满500次），并且能量密度至少高出35-50％。
“我们生产纳米管的可扩展方法大大降低了成本。此外，使用水使其更加环保。因为碳很轻，所以也不会增加电池的质量，“Podila补充说，”我们希望这将导致未来更便宜和更好的锂离子电池。”
