近年來，碳納米技術的研究相當活躍，多種多樣的納米碳結晶、針狀、棒狀、桶狀等層出不窮。2000年德國和美國科學家還制備出由20個碳原子組成的空心籠狀分子。根據(jù)理論推算，包含20個碳原子僅是由正五邊形構成的，C60分子是富勒烯式結構分子中的一種，考慮到原于間結合的角度、力度等問題，人們一直認為這類分子很不穩(wěn)定，難以存在。德、美科學家制出了C60籠狀分子為材料學領域解決了一個重要的研究課題。碳納米材料中納米碳纖維、納米碳管等新型碳材料具有許多優(yōu)異的物理和化學特性，被廣泛地應用于諸多領域。

碳元素是自然界中存在的與人類密切相關、的元素之一，它具有SP、SP2、SP3雜化的多樣電子軌道特性，在加之SP2的異向性導致晶體的各向導性和其它排列的各向導性。因此以碳元素為構成元素的碳素材料具有各式各樣的性質，并且新碳素相合新碳素材料還不斷被發(fā)現(xiàn)和人工制得。事實上，沒有任何元素能像碳這樣作為單一元素可形成像三維金剛石晶體、二維石墨層片、一維卡賓和碳納米管、零維富勒烯分子等如此之多的結構與性質完全不同的物質。表1給出了碳的化學鍵合及其形成的各種典型有機物、無機物和碳相的例子。

鋰離子電池是在鋰電池基礎上開發(fā)出的高能電

池。鋰離子電池的雛形為鋰電池,以作負極,

由于在放電過程中電解液與鋰反應，在其表面形成鋰

枝晶,刺穿電池隔膜,嚴重影響鋰離子電池的使用安

全和循環(huán)性能'”,不能反復使用。由于鋰在碳材料中

的嵌入反應電位接近鋰的電位，且不容易與

反應，有很好的嵌脫鋰性能，故商業(yè)化鋰離子電池廣

泛采用碳材料。1990年日本Nagoura等研制成以石

油焦為負極的鋰離子電池;同年，兩大電

池公司推出以碳為負極的鋰離子電池;1991年日本

公司研發(fā)成功用聚樹脂熱解碳作負極的鋰

離子電池°,從此開創(chuàng)了鋰離子電池應用的新時期。

常規(guī)鋰離子電池負極的組成為石墨 導電劑

粘結劑 集流體。石墨等負極材料需涂敷于導電集