综述：基于霍洛伊石纳米管的电化学储能材料：进展与未来展望的综述

《Journal of Energy Storage》：Halloysite-nanotube-based materials for electrochemical energy storage: A comprehensive review of advancements and future perspectives

亨利ite纳米管（HNTs）在超级电容器、锂离子电池、锌离子电池及固态电解质中作为电极材料、隔膜和复合材料的介电性能研究，探讨其表面特性、结构优势及制备方法优化。

　　

徐培杰|于宇航|杜蓓蓓|曹永丹|刘阳|曹钊

内蒙古科技大学矿业与煤炭工程学院，包头，014010，中国

章节摘录

碳纳米管（HNTs）的结构与特性

碳纳米管（HNTs）外表面的硅氧烷具有相对较低的化学活性。然而，HNTs外表面的生长缺陷和断裂面暴露出一定量的羟基铝和羟基硅，使其外表面成为吸附和容纳离子的活性反应面[8]。HNTs内腔和层间表面的羟基铝在理论上具有较高的反应性。尽管如此，HNTs的管状结构

碳纳米管作为电极

在本综述中，所有研究的碳纳米管材料均为自然形成的纳米管。HNTs的结构由一层氧化铝和一层氧化硅组成，内部含有Al-OH基团，外部含有Si-O-Si基团。此外，为了满足实验和测试的要求，所使用的HNTs不含其他有机或无机杂质，其表面清洁度和化学稳定性符合制备纳米复合材料的要求。

作为最关键的

碳纳米管在隔膜中的应用

在电子、电动汽车和电力系统中，对具有更高能量密度、更长循环寿命和更强安全性能的电池需求日益增加。这些特性与电池组件的组成及其物理和化学性质密切相关。位于正负电极之间的隔膜有助于电解质中的离子传输。虽然隔膜本身在电化学过程中不参与反应

碳纳米管在固态电解质中的应用

传统电池通常使用液态电解质，这种电解质容易泄漏、热稳定性差，并存在火灾和爆炸的风险。相比之下，固态电解质具有诸多优势，包括更高的安全性、更高的能量密度、更好的循环稳定性、更宽的工作温度范围以及更易于回收。因此，固态电解质已成为能源存储研究中的重要焦点。

然而，现有的单一固态电解质往往面临

碳纳米管在其他应用中的研究

除了在电极、隔膜和电解质中的广泛应用外，碳纳米管还成功应用于其他领域。例如，Su等人[91]利用碳纳米管（HNTs）和氧化石墨烯（rGO）材料制备了具有高介电常数和低介电损耗的复合材料（图10a）。他们的研究表明，HNTs@rGO/PVB复合材料中5 wt%的rGO使其在1000 Hz时的介电常数为150，介电损耗为0.12。这些特性，加上制备过程的简便性

结论与未来展望

本研究全面综述了碳纳米管（一种粘土矿物）在能源存储中的应用，包括超级电容器、锂离子电池（LIBs）、锌离子电池（ZIBs）和固态电解质。文章将碳纳米管的应用分为电极材料、隔膜、固态电解质等类别，并讨论了基于碳纳米管的材料的制备方法、性能、优势及局限性。

金属氧化物和硫化物电极表现出较高的理论比电容

作者贡献声明

徐培杰：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、资金申请、概念构思。于宇航：撰写——初稿。杜蓓蓓：撰写——审稿与编辑。曹永丹：撰写——审稿与编辑、资源协调。刘阳：撰写——初稿。曹钊：撰写——审稿与编辑、监督、概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本文研究工作的个人关系。

致谢

作者感谢国家自然科学基金（项目编号：52264033、52364034）、内蒙古自治区自然科学基金（项目编号：2023QN04018、2024QN05057、2024QN05021）、内蒙古自治区教育厅冶金工程一流学科科研专项（项目编号：YLXKZX-NKD-015）、内蒙古自治区杰出青年科学基金（项目编号：2024JQ02）以及国家重点研发计划的支持。