用碳纳米管制成的正电极的锂离子电池比传统电池提供10倍的电力，并比传统的超级电容器多存储5倍的能量。纳米管电池技术是由麻省理工学院的研究人员开发的，并授权给一家未公开的电池公司，这可能意味着电池在无需为电子设备充电——包括智能手机——的情况下，可以延长电动汽车的行驶距离、提供更长的使用寿命。

　　研究人员一直试图用碳纳米管为锂离子电池制造电极，因为相比于传统形式的碳，它们的大表面积和高导电性可以改善能量和功率密度。但是使用这种材料证明是非常具有挑战性的——组装碳纳米管的大多数方法需要黏合剂，而这会降低电极的导电性，并导致块状材料的形成，减少表面积。但是麻省理工学院研究小组制造的电极有非常大的表面积，可用于存储和与锂离子反应。这种大的表面积对于电极的高存储容量以及它们的高功率都是至关重要的：因为锂离子储存在表面，它能够快速进入和离开电极，从而实现电池的快速充电和放电。

　　麻省理工学院的这种电极性能的关键是产生密集的、相互连接的、但有气孔的碳纳米管薄膜的装配过程，不需要任何填充物。由化学工程教授保拉•哈蒙德（Paula Hammond）以及机械工程学教授杨少红（Yang Shao-Horn）领导的研究小组，设计了用水溶液处理碳纳米管的方法，使一组纳米管带正电，另一组带负电。然后把一块基片，如载玻片，交替浸泡到两种溶液中，而纳米管被它们带的不同的电荷所吸引，在均匀的薄层中牢固地紧附住另一组。研究人员之前证明过，当被加热或被移除基片时，这些密集的多孔膜就可以存储大量的电荷，并可以很快地释放——就像超级电容器的电极所表现的那样。

　　现在，麻省理工学院的研究小组已调整了这些方法来制造电池电极。当锂离子从一个电极移动到另一个电极时，锂离子电池进行充电和放电，产生外部电流或被外部电流所驱动。电池能存储的锂离子总数越多，其总能量存储量就越大。离子从一个电极移动到另一个电极的速度越快，功率就越大。本周，该研究成果将发表在《自然-纳米技术》（Nature Nanotechnology）杂志上，麻省理工学院的研究表明，锂离子在电池电解液中与含氧化学基团在薄膜中的碳纳米管表面发生反应。杨少红说，由于巨大的表面积和纳米管电极的多孔结构，有很多地方供离子发生反应，它们可以迅速地移进移出，这使纳米管电池拥有高能量存储能力以及高功率。

　　密歇根大学化学工程学教授尼古拉斯•科托夫（Nicholas Kotov）说：“这项研究再次表明，在纳米级进行仔细的结构控制的研究方法可以使材料的性能产生重大的改进。我相信，这只是使用材料工程方法对锂电池进行重大改进的开端。”

　　哈蒙德说，下一步是“加快速度”。采用浸渍法，该研究小组能够使纳米管薄膜变得相对较厚，但这需要一个星期的时间。哈蒙德说：“如果你想制造汽车电池，你就必须让它大面积地变厚。”哈蒙德的研究小组不再把基片浸入两种纳米管溶液中，现在，他们通过用两种纳米管溶液的稀释液交替进行喷雾，在几小时之内制造电极。这种喷雾方法的一个主要优点是它可以与大面积压印生产过程相配合，保证速度和范围广泛的基片的兼容性。例如，纳米管电池可以直接被印到集成电路上。