受微电子器件的尺寸以及电动汽车的空间的限制，对具有高体积能量密度的锂离子电池有着巨大的需求。然而，目前的锂离子电池通常使用石墨基负极，其振实密度和重量比容量都较低，从而导致较差的体积比容量。在这里，通过在机械坚固的石墨烯管中封装金属锡纳米颗粒，我们展示了具有高体积和重量容量，高倍率性能和长循环寿命的锡负极。与商业正极材料LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂配对，全电池的重量和体积能量密度分别为590 Wh Kg^-1和1252 Wh L^-1，其能量密度是基于石墨负极电池的两倍。这项工作为高能量密度锂离子电池的广泛应用提供了一条有效途径。
  
Fig. 1用于高性能负极Sn/DGT的合成原理图。
 
 
Fig. 2 DGT和Sn/DGT的形态结构。
 
 
Fig. 3 水在氮掺杂和未掺杂石墨烯管上的润湿过程以及亲水性对SnO2选择性生长的影响。
 
 
Fig. 4 Sn/DGT的电化学性能。
 
 
Fig. 5 Sn/DGT在嵌锂-脱锂循环中的原位TEM观察。
 
 
Fig. 6 将Sn/DGT用作商用电池的高性能负极的可行性。
  
     相关研究成果于2020年由美国加州大学Yunfeng Lu课题组，发表在Nature Communications(doi.org/10.1038/s41467-020-14859-z)上。原文：Tin-graphene tubes as anodes for lithium-ion batteries with high volumetric and gravimetric energy densities