锂离子电池已经成功为数百万个便携式电子设备供电。然而，作为现有技术水平的电极材料，其性能接已接近极限。化石燃料的快速消耗及相关环境问题正不断推动人们寻找能为下一代电池有效储存并输送更多能量的新材料。
石墨烯在与电池、超级电容器以及太阳能电池等与能量相关的应用中显示出了巨大的潜力。然而，由于成本过高，其实际应用受到了极大的限制。另一方面，石墨烯本身不能为锂的嵌入提供足够的活性位点，因此应通过复杂工艺与金属氧化物、硅、硫或杂原子（例如N，S等）等活性材料结合，以实现高容量的锂存储能力。这些问题引起了人们开发石墨烯替代物的极大兴趣，不仅能够平衡成本和性能，还能够提高能量存储技术。
大连理工大学的研究小组开发出了一种高效合成3D掺杂N的碳纳米片框架的方法。这种框架具有金属纳米颗粒或多种中空纳米结构，可用于锂的高效存储。金属负载的碳纳米片框架的合成通过金属盐辅助的聚合物吹塑方法实现。这种自上而下的方法使其产品具有坚固的结构和紧密的结构互连性，而这在石墨烯自下而上构造的3D结构中是难以实现的。金属负载的碳纳米片框架为通过后氧化或化学蚀刻法构建具有金属氧化物中空纳米结构或纳米尺寸碳空心壳的3D碳纳米片框架提供了有吸引力的结构平台。
这些结构将中空纳米结构的优点（表面积大、扩散长度短、结构稳定性强等）集成到具有宏—中 —微孔分层结构的3D碳框架中。当这些材料分别作为锂离子电池和锂—硫电池中的阳极或阴极材料时，其协同效应会实现卓越的高倍率性能，并且经过500次充放电循环之后仍可以有很高的容量保持率。
来源：材料人网
