含单壁碳纳米管的有机硅材料能提供显著更长的循环寿命
然而，纳米管使用的不仅限于阴极。2016年6月在深圳举办的一个国际研讨会，致力于单壁碳纳米管在电化学电源领域的使用。深圳比克电池有限公司，作为 中国的一家大型锂离子电池制造商，分享了他们将单壁碳纳米管应用到硅负极方面的成果。通过添加TUBALL™ BATT H2O，一种水基的单壁碳纳米管悬浮液，只是在负极配方中添加了少于0.1%的单壁纳米管，就让使用硅负极的3.5Ah 的18650型电池的循环寿命从350次提高到500次。
单壁碳纳米管的全球最大生产商，OCSiAl公司，通过实验室研究表明，由硅层沉积在单壁碳纳米管上的夹层结构制成的新型的复合材料，可以实现非常高的容量（超过2500 mAh/g）和更长的循环寿命（图4和图5）2。
Figure 4. SEM of silicon deposited on SWCNT.
图4. 硅层沉积在单壁碳纳米管上的透射电子显微镜图像
Figure 5. Cycle life in Li half cells.
图5. 半锂电池的循环寿命。
硅材料的问题是，在充放电过程中，它们的体积变化高达几倍，导致电极结构的快速退化和使用寿命变短。据观察，这种单壁碳纳米管的夹层结构，在锂插入硅的过程中，成功容纳体积变化，防止材料的老化。单壁碳纳米管为基础的复合材料，在现有能量的情况下，可以减少20%的重量和25%的尺寸。
单壁碳纳米管涂层金属箔的关键参数优于碳涂层金属箔
在电池制造过程中，阳极和阴极材料是涂覆在铝箔和铜箔上的。这些箔作为电池的导电性基板，电池的性能和循环寿命取决于它们的性能。箔上的现有碳涂层的厚度为1微米或以上，这将对电池的能量密度产生负面影响。
涂覆单壁碳纳米管可以在铝和铜箔表面涂上厚度小于50纳米的纳米管膜，从而改善了电池的阻抗和粘附性。
Aleees公司的单壁碳纳米管涂层箔中试验表明，磷酸铁锂电池的放电性能可以大大提高，可随着电力输送量的高增长率增加两倍。上面图3所示的倍率性能曲线是10Ah 磷酸铁锂电池，常规的20µm铝箔，而图6所示的单壁碳纳米管涂层箔制成的电池。表1中提供了常规的20µm铝箔和单壁碳纳米管涂层铝箔，在能量传递方面的差异；在5C倍率以上，性能的提高非常明显。
Figure 6. Rate capability of 10 Ah LFP cells with cathodes cast on SWCNT-coated aluminum foil.
图6、阴极单壁碳纳米管涂层铝箔，10Ah 磷酸铁锂电池的倍率性能
（Voltage 电压 Capacity Retention 容量保持率）
Table 1： Performance improvements achieved by using SWCNT-coated foil.
表1：使用单壁碳纳米管涂层铝箔可实现的性能改善。
单壁碳纳米管涂层箔电池阻抗的减少，也降低了电池的温度。在15C倍率，普通电池温度达到64°C，而单壁碳纳米管涂层箔电池仅达到56°C。
这在锂离子电池的混合动力汽车和电动汽车应用领域特别重要。涂覆碳纳米管的铜箔可以提高锂离子电池在低温下的充电承受能力，降低电池在循环过程中的退化。
将来，金属集流体可能会被由单壁碳纳米管、或单壁碳纳米管的金属复合材料制成的更薄的导电纸所取代。这会增加按体积和重量来测量的能量密度，某些计算认为可达到15%。
单壁碳纳米管锂离子电池工业应用方面的挑战
超过25年的研究发现，很多单壁碳纳米管具备高于其他碳基添加剂的优越性能。然而，这种独特的材料，由于单壁碳纳米管工业化大规模合成的困难，尚不能提供所需的量或以足够低的成本，难以大规模应用于电池制造。最近这个问题被全球纳米材料制造商OCSiAl公司解决。该公司每年能够生产10吨高质量的单壁碳纳米管，并计划在2017年将生产能力提高到60吨。
将单壁碳纳米管引入制造工艺中的技术与单壁碳纳米管的合成同样重要。今天，越来越多的公司开始制造单壁碳纳米管水分散剂和N-甲基吡咯烷酮分散剂，这是电池制造中最常用的两种溶剂，Lanxess， Evermore和 Duksan 已宣称，以单壁碳纳米管为基础的导电母粒和分散剂已经做好工业应用的准备。
