1、该研究以团队创制的三维互连碳管网格膜（3D-CT）为骨架，巧妙地将湿化学法与化学气相沉积法结合，在三维互连碳管网格膜的碳管内壁/腔内负载了存储锂离子的活性材料Mn3O4纳米颗粒和直径更小的碳纳米管CNTs（图1、2）。

图1. 基于三维互连碳管网格膜的高性能锂离子电池负极。其中该工作在大直径

的碳管内壁/腔内充填Mn3O4纳米颗粒/小直径碳纳米管CNTs。

2、这种一体化电极具有如下优势：三维互连碳管网格膜可作为活性物质的良好导电基体，可缓释嵌锂过程中Mn3O4纳米颗粒的体积膨胀，且一体化结构和笔直孔道可促进锂离子和电子的快速输运；腔内填充的小直径碳纳米管CNTs可缓释Mn3O4纳米颗粒的体积膨胀、阻止其团聚，并可提升电极的导电性和结构稳定性。

图2. Mn3O4-NPs/CNTs@3D-CT网格膜电极的制备流程及其示意图：（a）制备流程；

（b）光学照片；（c）Li+离子与电子在电极上的输运路径；（d）Li+离子和电子在每个垂直碳管中的输运路径。

3、研究表明：新型锂离子电池负极具有优异的循环和倍率性能，在1 A/g的电流密度下经过300次充-放电循环，可逆比容量达到865 mAh/g（图3）；即使在4 A/g的高电流密度下，这一电池仍具有418 mAh/g的高可逆比容量。

图3. 电化学性能：（a）3D-CT、CNTs@3D-CT、MnO2-NPs@3D-CT和Mn3O4-NPs/CNTs@3D-CT四种电极在

相同电流下的循环性能对比；（b）四种电极在不同电流下的倍率性能对比；（c、d）

Mn3O4-NPs/CNTs@3D-CT电极与迄今报道的其他的Mn3O4基复合电极在1.0、2.0和4.0 A/g时的性能对比。

4、同时科研人员在三维碳管网格膜的碳管内壁同时负载了过渡金属氧化物NiO和SnO2纳米颗粒。这种新型负极具有如下优势：一体化碳管框架之间的化学键连接，提高了电极的稳定性，减小了电极内部的接触电阻，并提高了电极的导电性；有序直立的碳管阵列缩短了锂离子输运距离，加速了锂离子的快速输运，从而提升了电极的倍率性能；碳管内壁的NiO纳米颗粒能够作为活性材料提升容量，并能够与SnO2协同促进Sn向SnO2的可逆转化，提升了电极的容量和倍率性能。

5、结果表明，该复合电极在1 A g-1的电流密度下充-放电循环200次后，比容量达到928.5 mAh g-1，且在4 A g-1的高电流密度下仍具有633.5 mAh g-1的高比容量，展现了优异的容量和倍率性能。 该工作为高性能锂离子电池负极的制备开辟了新途径，具有重要的理论意义和实际应用价值。