随着高比能电池需求的不断提高，和锂金属相比更安全的Si基负极的研发和应用得到了极大的推广。然而，Si材料严重的体积膨胀导致电极稳定性下降，同时对于先进的新型粘结剂的开发也提升了Si基负极的成本。因此，兼顾性能和成本的新型Si基负极构筑亟待开发。

　　用扫描电镜对纳米碳管添加剂制备的电极进行了成像，以验证作者的理论关于碳纳米管连接所有活性粒子的猜想。如图1所示，一个制备好的SiGr1585电极中，其可见的纳米管从一个活性的硅粒子到其他活性粒子和导电碳。这些纳米管的直径为1.6±0.4 nm，长度为5μm以上，金属杂质含量小于1%这些纳米管足够长，可以包裹住活性颗粒，经检测抗拉强度超过2.4 GPa。

　　图2显示了每种电极类型的首次库仑效率(FCE)，结果显示即使是少量的碳纳米管对于FCE也有一定提升，FEC从65.3% (SiO0)提升至74.4% (SiO25)，74.0% (SiO50)和73.9% (SiO75)。就FCE而言，纳米管添加剂的提升作用相对有限中获益，因此需要大量的SWCNTS。

　　图2 a) SiO0, b) SiO25, c) SiO50, d) SiO75的充放电曲线所示，没有电子互联的碳纳米管网络，SiO0电极可能发生颗粒间连接中断和较大的体积变化，SWCNTS添加量与容量之间也存在明显的正相关。这表明电极内的碳纳米管可以将活性颗粒和导电颗粒结合在一起。

　　图4显示了SiO和SiO/Gr复合电极循环性能。结果表明，随着碳纳米管的加入，成功构筑了导电网络，粘合剂的选择变得可以忽略不计。浆料加工过程中CMC可以表现出静电斥力形成稳定而均匀的浆料，这是PAA或CNP粘合剂所不具备的，传统的CMC在浆料处理和涂布方面反而具有相对的优势。

　　图5显示了使用0.5 wt%和0.75 wt% SWCNTs的SiGr1585和SiGr37共混物的数据，图5a和图5c为容量保持率。在两个图中，循环80左右的突然跳水原因可能是Li金属负极表面的恶化或由于Si的膨胀和收缩导致电极结构的加速退化。同样明显的是碳纳米管对两种电极组合物的影响，添加更多的纳米管意味着容量保持率的提高，100次循环仅添加0.5 wt%的SWCNTS的电极性能最佳。

　　图6a显示了完全锂化的标准Si/Gr复合电极到5mV，图6b、c和d中的绿色轨迹线显示了之前一个周期的dQ/dV曲线容量复苏，可以看到石墨的锂化峰完全被消失了。这些峰值在C/20倍率中完全恢复，并在随后的C/5倍率循环中一直保持(红色圈出)。这就证实了石墨粒子被重新接合，可以再次在循环过程中使用。如图5b所示，在商业制备的Si/Gr中也观察到同样的现象，即复合电极使用高弹性粘合剂，CMC/SBR的使用不是充放电曲线锯齿状跳水的来源。

　　综上所述， SiO/Gr和仅SiO电极能够在没有严重容量损失的情况下循环100次，但可能会诱发对锂金属负极的影响。但是碳纳米管对容量保持的积极作用是毋庸置疑的！碳纳米管在SiO/Gr复合电极中的应用只有0.2%的量，此时使用任何粘结剂都能稳定循环100次。当用于SiO/Gr复合负极时，这种碳纳米管的添加保证了电极可以使用最为传统的CMC/SBR粘结剂，进而降低电极成本。碳管的高效利用对于Si基负极的产业化有着重要意义！