用于下一代电池系统的氮化硼纳米管

《EES Batteries》：Boron nitride nanotubes for next-generation battery systems

　　尽管氮化硼纳米管（BNNTs）具备卓越的电绝缘性、超高的热导率和机械硬度，但它们在电池研究中的应用仍然十分有限。迄今为止，只有少数研究表明了BNNTs在电化学系统中的集成使用，这些研究往往将BNNTs视为被动填充物而非功能性组件。我们认为，这种狭隘的观点掩盖了BNNTs的真正潜力。由于其一维几何结构和本质上的极性B-N晶格，BNNTs可以作为活跃的界面调节器，能够引导离子传输、重新分配机械应力以及均匀化热梯度。通过将BNNTs重新定义为在离子、机械和热场耦合作用下稳定电化学界面的结构元素，这项工作为开发坚固且安全的下一代储能系统奠定了新的设计范式。

电化学储能对于可再生能源的整合和电气化运输至关重要，但其发展越来越受到安全性、寿命和热管理挑战的制约。大多数电池中的纳米材料策略都针对孤立的功能，如机械增强或离子导电性，往往忽略了它们的热效应和界面效应。氮化硼纳米管（BNNTs）作为一种既具有电绝缘性又具有高热导率的纳米材料，能够同时调节离子传输、增强机械脆弱的界面并消散局部热量，因此提供了独特的机遇。这种多功能行为使得从组件级别的材料优化转向集成系统级别的电池设计成为可能。这些概念在各种电池化学成分和操作条件下都具有广泛的应用性，为更安全、更持久和更可持续的储能技术提供了通用框架。

1. 从电池不稳定性的角度重新认识BNNTs

电化学储能的主要问题并非源于活性材料的容量不足，而是因为无法在机械、热、化学和离子应力下稳定界面（图1a）。锂金属容易发生不受控制的电极沉积和枝晶形成。高压正极会出现寄生氧释放、表面重构和电解质氧化现象。聚合物和固体电解质在循环使用过程中会断裂或变形。几乎所有这些问题都源于场梯度——即离子浓度、温度、应力和电子密度的梯度，这些梯度在运行过程中会自我放大。

图1

BNNTs在解决基于锂的电池关键问题中的应用。(a) 可充电锂电池的主要失效模式和性能限制包括机械降解、热失控、电解质不稳定、安全问题和有限的循环寿命。(b) BNNTs的固有特性使其非常适合电池工程，包括超高的热导率、高强度和优异的电绝缘性以及高介电常数。氮化硼纳米管（BNNTs）最引人注目的特点是它们的固有特性如何精确地对应于这些场不稳定。BNNTs具有接近理论的轴向模量（约1 TPa），宽禁带（约5-6 eV），可以防止电子泄漏，热导率可与碳纳米管相媲美甚至更高，并且在广泛的电压范围内具有卓越的抗氧化和化学分解抗性（图1b）。很少有材料能如此自然地结合这些属性。为了更清晰地理解这些特性，将BNNTs与其他常用的电池系统填充物进行定量比较是有益的，包括碳纳米管（CNTs）、六方氮化硼（h-BN）、MXenes、过渡金属硫属化合物纳米管（如MoS2）和传统氧化物颗粒（表1）。虽然CNTs具有相似的机械硬度甚至更高的热导率，但它们的金属或半导体性质会引入连续的电子路径，从而加速寄生反应并增加短路风险。相比之下，MXenes具有高电导率和可调的表面化学性质，但存在氧化不稳定问题，同样会导致不必要的电子泄漏。二维h-BN提供了出色的热导率和电绝缘性，但缺乏实现定向应力传输和引导传输所需的一维几何结构。值得注意的是，BNNTs的优势不仅仅是因为它们的长宽比高于二维h-BN。它们的一维圆柱形几何结构使得能够形成连续的各向异性网络，具有更低的渗透阈值和更有效的界面连接性。相比之下，h-BN通常形成堆叠或随机定向的片层，限制了定向传输的能力。这种几何差异是BNNTs作为界面调节器的独特功能的基础。MoS2纳米管在结构上与BNNTs相似，但机械硬度和热传输能力显著较低，限制了它们作为多功能调节器的效果。传统的氧化物填充物如Al2O3或SiO2虽然化学稳定，但通常具有较低的长宽比和有限的热导率，限制了它们同时解决多种失效问题的能力。在这个更广泛的材料体系中，BNNTs独特地结合了高强度、高效的热传输和电绝缘性，形成了一维结构。这种组合使它们不仅能够作为被动添加剂与电化学系统相互作用，还能够作为调节离子、热和机械场耦合的结构元素。因此，BNNTs更适合作为界面调节器，而不是传统的填充材料。

表1 代表性纳米填充物在电池应用中的定量比较

材料
杨氏模量（TPa）
热导率（W m?1 K?1）
电学性质
电池中的主要限制

BNNT
约1–1.2
约200–300
绝缘体（约5–6 eV禁带）
可用性有限，成本较高

CNT
约1
约300–3000
高导电性
促进副反应，增加短路风险

h-BN（二维）
约0.8
约200–400（平面内）
绝缘体
缺乏一维传输路径

MXene（Ti3C2Tx）
约0.3–0.5
约50–150
高导电性
氧化不稳定，寄生反应

MoS2纳米管
约0.2–0.3
约30–80
半导体
较低的机械/热性能

Al2O3/SiO2
约100–300 GPa
<50
绝缘体
长宽比低，多功能性有限

最近的研究进一步强化了将BNNTs视为界面稳定性调节器而非被动填充物的观点。Kim等人证明，在Li–S电池的聚丙烯（PP）隔膜上添加纯化的BNNTs可以显著抑制多硫化物的迁移、均匀化离子传输并稳定锂金属沉积，且无需修改正极化学成分。他们纯化的BNNTs（p-BNNT）形成了三维的蜘蛛网状涂层，具有部分离子特性，这增加了离子导电性，提高了Li+的扩散性，并创建了物理-静电屏障，阻止了多硫化物的迁移。结果，p-BNNT隔膜提供了1429 mAh g?1的高放电容量，并且保持了超过200次的稳定循环，性能远优于传统的PP隔膜。这些改进归功于减少了枝晶形成、改善了电解质的润湿性以及BNNT网络随机堆叠和极化表面所带来的受控Li+通量。这项研究说明了一个根本性的范式转变：一种在电学上绝缘且在电化学上“沉默”的材料，仍然可以通过调节场、传输和界面反应来重塑电池行为。

同样，He及其同事通过将BNNTs融入聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）基质中，开发了一种多功能复合固体电解质（CSE），实现了室温下的离子导电率8.0 × 10?4 S cm?1——大约是原始PVDF-HFP（2.7 × 10?4 S cm?1）的三倍——以及0.60的Li+迁移数。这种改进并非来源于BNNTs的直接离子传导，而是由于它们的高长宽比结构，该结构促进了锂盐的解离，降低了聚合物的结晶度，增强了片段运动，并建立了长距离的Li+传输路径，从而优化了离子微环境。此外，BNNTs还赋予了优异的热导率（平面内：4.0 W m?1 K?1；平面外：0.12 W m?1）和阻燃性能，峰值热释放率降低了30.1 W g?1（相比原始PVDF-HFP的36.4 W g?1）。CSE还在锂阳极界面形成了富含Li3N、Li2S和LiF的薄而稳定的固态电解质界面（SEI）层，抑制了枝晶生长。电化学测试显示了出色的稳定性：Li//Li对称电池在0.2 mA cm?2和25 °C下循环3400小时无短路现象，LiFePO4/Li电池在0.5C下循环850次后保留了93.2%的容量（在1C下循环300次后保留了96.8%的容量），高压LiCoO2/Li电池在1C下循环400次后保留了96.4%的容量。基于这种CSE的袋装电池在机械滥用（如穿刺和切割）下仍能保持功能。总体而言，这项工作强调了BNNTs作为推进柔性、安全和高性能全固态锂金属电池中固体聚合物电解质的有效填充物的作用。

Yadav等人将BNNTs以<1 wt%的负载分散到传统的液态锂离子电池电解质（1 M LiPF6在EC/DMC）中，观察到离子导电性增强、库仑效率提高以及通过电极-电解质界面的调节减少了寄生反应。在0.9 wt%的最佳负载下，BNNTs的Lewis酸位点促进了Li+的脱溶剂作用，固定了缺陷处的阴离子，并促进了外层/内层离子传输，使导电性提高了30%（从0.61 mS cm?1提高到0.87 mS cm?1），Li+迁移数提高了0.73（从0.49）。在NCM622//graphite全电池中，这实现了1C下153 mAh g?1的可逆容量（无BNNTs时为125 mAh g?1），在?10至60 °C范围内的速率性能更优（例如，0.5C/?10 °C时为88.6 mAh g?1，相比0.5C时为63.3 mAh g?1），并在10C下循环500次后库仑效率达到了71.5 mAh g?1。此外，BNNTs还促进了均匀的SEI形成，减少了隔膜的热收缩（约4.2%相比10.5%），并且与Li金属阳极和LCO//graphite袋装电池兼容（在0.5C下循环300次后保持97%的容量），突显了BNNTs在安全、高性能LIBs中的多功能性。

尽管BNNTs具有广泛的物理化学性质，但它们作为电极材料的使用仍然非常有限。与广泛用作阳极和阴极导电支架的碳纳米管不同，BNNTs尚未被确立为电活性或电子渗透的组件，因此很少有报道探索它们在电极结构中的应用。迄今为止，唯一展示含BNNTs电池电极的研究是Abass等人的工作，他们将微量的BNNTs（0.25–0.5 wt%）掺入聚合物衍生的硅氧碳化物（SiOC）复合阳极中，制备出了一种机械强化的电极，初始锂化容量约为812 mAh g?1，稳定的可逆容量为238 mAh g?1。重要的是，BNNTs在这个系统中并不是作为活性氧化还原中心起作用，而是作为SiOC基质中的结构和热稳定剂，这表明它们在电极中的作用至今主要是辅助性的而非本质性的。这种文献的稀少性凸显了一个重要的知识空白，并促使人们进一步研究通过缺陷控制、异原子掺杂或混合纳米结构设计，BNNTs是否可以发展成为下一代电池的功能性电极框架。额外的证据来自理论DFT研究，其中BNNTs显示出作为超越锂系统的阳极材料的潜力。例如，Najafi（2017）报告说，F功能化的BNNTs提高了锂离子阳极的电压细胞和吸附能量，BNNT(8,0)和(10,0)的平均Vcell为0.405 V和Ead为5.25 kcal mol?1，经过F功能化后分别增加到0.182 V和8.89 kcal mol?1。Saadh等人（2024）将这一发现扩展到了Ca离子电池，强调了BNNTs的优异粘附性能，表明Ca可以用作阳极，因为它的Vcell较高。在多离子环境中，Al-Seady等人（2023）发现BNNTs为Na/Li/K离子电池产生了更高的增益电压，为它们的潜力提供了理论见解。这些计算结果强化了BNNTs在稳定电极界面离子吸附中的作用。重要的是，这种框架特别适用于界面不稳定性主导性能的电池系统，包括锂金属阳极、聚合物和固态电解质以及隔膜-电极界面。在这些系统中，调节离子、热和机械场耦合的能力至关重要。综上所述，这些例子揭示了一个关键事实：BNNTs不是被动填充物，而是能够重构控制电池行为的物理场的结构调节器。

2. BNNTs调节离子传输、机械应力和热梯度的机制起源

虽然有几项研究展示了加入BNNTs后电化学性能的改善，但其背后的机制仍然只是部分被理解。在本节中，我们明确区分了实验观察到的现象、从类似材料系统得出的见解以及前瞻性的机制解释。这一框架使我们对BNNTs如何调节电化学行为有了基于物理的、不断发展的理解。BNNTs通过三种相互关联的机制影响电池系统：促进离子传输、增强界面机械强度以及均匀化热梯度。这些机制根植于BNNTs独特的原子结构，其中交替的硼和氮原子形成具有部分离子特性的极性晶格，从而产生了可用于电化学应用的各种各向异性属性。下面，我们将通过科学严谨性解析每种机制，结合理论模型、实验数据和计算洞察。首先，实验表明，将BNNTs加入聚合物和液态电解质中可以增强离子导电性并提高Li+的迁移数（图2a）。基于这些观察，提出了了一种新的观点，即BNNTs（硼纳米管）通过极化的表面化学性质、界面协调以及纳米级传输几何结构来调节离子传输。研究表明，缺乏电子的硼位点预期会与阴离子（例如TFSI?、PF6?）发生相互作用，这一观点也得到了结构相关的h-BN系统研究的支持，并有有限的理论分析作为佐证。然而，在基于BNNT的电池环境中，直接证明这种协调行为的实验证据仍然有限。这种阴离子吸附效应之前已经通过DFT（密度泛函理论）和MD（分子动力学）模拟在二维h-BN中得到证实，它抑制了阴离子的迁移性并增强了Li盐的解离，从而增加了自由Li+的浓度并提高了Li+的传输数。类似的现象也在其他用于固体聚合物电解质的陶瓷纳米填料中观察到。BNNTs的高长径比形态进一步引入了渗透的离子传导路径，绕过了聚合物基体的固有分段松弛限制。当BNNTs被引入PVDF-HFP（聚偏氟乙烯-六氟磷酸酯）基质中时，它们创建了快速、连续的Li+传输通道，将室温下的离子导电率提高到了8 × 10?4 S cm?1的水平，并实现了高达约0.6的Li+传输数。此外，BNNTs与聚合物之间的强界面相互作用在局部调节了链的迁移性和自由体积，改变了动态的离子溶剂化环境，类似于其他极性无机-聚合物混合电解质。总体而言，BNNTs作为多功能离子传输调节剂，促进了选择性的Li+传导，抑制了阴离子的扩散，实现了均匀的离子流动，并提高了下一代固态或锂金属电池所需的基本电化学稳定性。

BNNTs在调节锂电池中电化学和物理过程的机制作用：（a）离子传输调节：极化的B–N晶格（B上的δ+，N上的δ?）产生局部静电势，引导Li+的迁移，降低能量障碍，并在施加电场下均匀化离子流动。（b）热均匀化：BNNTs inherently高的轴向热导率建立了高效的热传导路径，减少了局部热点，促进了电池内部的均匀温度梯度。（c）机械增强：BNNTs的高弹性模量和耐缺陷的管状结构沿纳米管轴线重新分配了外部机械应力，减轻了电极和固体电解质内部的界面变形和裂纹形成。其次，通过其内在的高轴向热导率（以达到103 W m?1 K?1的范围），BNNTs还有助于热梯度的均匀化，这种卓越的热传导能力来自于强B–N共价键、低缺陷密度以及以声子为主的热传导方式，使得BNNTs能够消散在电极界面、热点和高电流密度区域产生的局部热量。当BNNTs集成到聚合物电解质或复合电极中时，它们形成了热导率高但电绝缘的渗透路径，类似于h-BN纳米片在固态电解质中展示的热管理优势。这种热场的均匀化最小化了局部过热，减少了热失控的风险，并通过保持电解质中的均匀离子迁移性稳定了电化学动力学。类似的研究也表明，在电池中加入热导率高的陶瓷添加剂可以通过改善的热量和降低的界面过电位来抑制高电流下的枝晶生长。与碳纳米管（CNTs）不同，BNNTs在保持电绝缘的同时提供了高的热导率，这使它们成为在不影响安全性的情况下管理热量的理想选择。因此，BNNTs作为纳米级的热调节器，能够平坦温度梯度，延缓热点的形成，并在高电流循环期间提高安全性和一致性。尽管BNNTs通常被认为在化学和热稳定性方面表现良好，但它们在电池工作条件下的电化学稳定性仍缺乏足够的表征。直接测量BNNTs的稳定性窗口，特别是与Li/Li+的关系，仍然很少。现有的假设主要基于BN基材料的宽带隙和对h-BN的研究，这些研究暗示了它们在广泛的电位范围内的稳定性。然而，BNNTs的确切氧化和还原限制，尤其是在与反应性电极和电解质接触时，尚未系统地建立起来。这代表了它们在电极-电解质界面应用中的一个关键知识空白。第三，BNNTs还在调节电池内部机械应力方面发挥着关键作用，作为纳米级的增强元素，稳定了脆弱的电解质和电极界面。它们异常高的轴向杨氏模量（约1.0–1.2 TPa）和高拉伸强度，与CNTs相当或更高，使得BNNTs能够有效地分配和消散在锂电镀/剥离、活性材料的体积变化以及热诱导膨胀过程中产生的机械负载。当嵌入聚合物电解质中时，BNNTs建立了机械上坚固的渗透框架，提高了模量而不影响离子迁移性——这种效果类似于在固态电池电解质中报告的陶瓷纳米线增强效应。这种增强作用抑制了界面应力的积累，并阻碍了裂纹的传播，这对于防止锂枝晶的穿透至关重要。对纳米陶瓷增强的无溶剂聚合物电解质的实验研究表明，通过创建机械上刚性但离子可渗透的网络，关键电流密度显著增加，枝晶的起始也被抑制。由于它们的电绝缘但机械强度高的结构，BNNTs独特地提供了阻止枝晶的能力，而没有引入寄生的电子路径，这是相对于导电CNT填料的一个固有优势。因此，BNNTs作为多功能机械调节剂，增强了电解质基质，稳定了电极-电解质界面，并在高电流密度下实现了更安全的长期循环。虽然这些效果与已建立的物理原理一致，但在基于BNNT的电池系统中的直接机制验证仍然有限。这三种机制——离子传输调节、机械应力重新分配和热梯度均匀化——表明BNNTs在锂电池系统中作为多功能纳米级调节器发挥作用。它们极化的表面选择性地促进了Li+的迁移，异常高的机械刚性稳定了脆弱的界面，而高的热导率则消散了局部热量，而不引入电子路径。通过同时解决离子、机械和热方面的瓶颈，BNNTs提供了一个有前景的材料平台，用于解决增强安全性、一致性和高电流性能的耦合不稳定性问题，使它们成为下一代固态和锂金属电池中的战略价值组件。我们强调，这些机制目前仍然是假设，需要在基于BNNT的电化学系统中进行直接的实验验证。此外，BNNTs并不是普遍最优的选择；在需要电导性的应用中，如CNTs或MXenes等替代材料可能更为合适。

3. 为什么BNNT电池研究停滞不前：深层次的结构不对齐

尽管BNNTs在热导率、电绝缘性、机械强度和化学稳定性方面具有出色的组合，但它们尚未在电池系统中得到广泛采用。这种有限的普及并非由于它们本身缺乏优点，而是由于四个相互关联的挑战：合成、结构控制、材料质量和概念性应用。第一个也是最根本的限制是合成的可扩展性。高质量的BNNTs主要通过电弧放电、激光烧蚀或化学气相沉积方法生产。虽然这些方法生产的纳米管具有优异的结晶度、高的长径比和最小的内在缺陷，但其生产速率仍然极低，通常每小时仅几克或更少。同时，这些合成技术的能源密集型特性，加上复杂的后处理要求，导致成本超过了每克1000美元，比碳纳米管高出几个数量级。因此，BNNTs的可用性仍然局限于实验室规模的研究，严重限制了系统的优化和工业转化。许多综述文章明确指出，可扩展且经济可行的BNNT合成是实现有意义技术应用的先决条件，但实际的解决方案仍然难以找到。因此，有限的生产产量和能源密集型的合成直接导致了高昂的材料成本，这一直是大规模采用电池技术的主要障碍。第二个挑战是缺陷控制和化学功能。原始的BNNTs具有高度稳定的六方氮化硼晶格，强B–N键和费米能级附近的极少电子态。虽然这种化学惰性支撑了它们的出色稳定性，但也限制了它们与离子、聚合物基质和宿主材料的相互作用。为了使BNNTs能够积极参与复合结构，通常需要控制缺陷，如硼或氮的空位、替代掺杂剂或局部功能位点，以实现锚定、界面耦合或局部场调制。然而，目前的合成方法对缺陷密度、类型和空间分布的控制有限。结果，缺陷的引入往往是随机的，导致不同的批次之间界面行为不一致和性能不可重复。这种对缺陷化学控制的缺乏与先进电池材料中对确定性界面设计的日益增长的需求形成了鲜明对比。这种对缺陷化学控制的缺乏进一步复杂化了可重复性，使得在大规模上建立一致的结构-性质关系变得困难。纯度是第三个，也是最关键的瓶颈。生产的BNNTs粉末很少是纯相的，通常含有大量的六方氮化硼片层、非晶BN、未反应的前体物质和残留的催化剂颗粒。此外，BNNTs群体在管径、壁数和长度上往往表现出广泛的分布。这些不均匀性深刻影响了复合材料的性能：h-BN片层干扰了渗透路径，非晶相降低了机械增强效果，金属残留物引入了寄生反应。因此，杂质扭曲了热传导、机械应力分布和界面均匀性，掩盖了BNNTs的固有贡献。重要的是，每次成功展示BNNTs支持的电池组件，尤其是Kim、He和Yadav报告的那些，都依赖于经过严格纯化的BNNTs。这种重复的模式突显了纯度不仅仅是一个次要的加工细节，而是实现可重复性、机制清晰性和性能优化的基础要求。因此，纯度和形态的变异性不仅影响了性能，还对过程标准化和工业质量控制提出了重大挑战。最后，更微妙的是，BNNTs在电池架构中的概念性应用方式也阻碍了进展。电池故障本质上是界面现象，源于浓度、机械应力、电场和温度的局部梯度。这些不稳定性出现在锂金属表面、脆性固体电解质的晶界、 cathode–electrolyte界面以及机械受限的聚合物基底中。BNNTs凭借其一维几何结构、各向异性的传输性质和异常的刚性，特别适合调节这类界面场。然而在许多研究中，BNNTs只是作为一般的填充剂分散在 bulk 材料中，它们的方向性和界面优势被稀释了。这种以填充剂为中心的范式忽略了BNNTs的架构性质。除非有目的地将BNNTs定位在容易发生故障的界面，并定向控制应力、热量和离子流，否则它们的作用将仍然被低估，其影响也将是有限的。从实际角度来看，这种概念性的不一致也限制了材料的有效利用，因为随机分散的BNNTs无法发挥它们的各向异性优势，从而降低了它们在实际设备中的成本效益。综上所述，与BNNTs相关的挑战不仅仅是材料上的限制，而是系统级的集成问题，必须共同解决。未来的进步将取决于可扩展的合成、可控的纯化和架构意识处理策略的融合。特别是，如目标明确的界面放置或对齐等最大化功能效率的方法，可能会在使用最少BNNT负载的同时保持性能优势，从而提高实际电池应用的经济可行性。

4. 前瞻性框架：作为工程化界面架构的BNNTs

为了充分发挥BNNTs在电池系统中的潜力，该领域必须采取一种由界面编程驱动的架构思维方式，而不是简单的添加混合方式。第一个要求是对齐。当BNNTs随机分散时，它们无法发挥调节作用。对齐将BNNTs从被动插入物转变为定向的机械梁、离子流引导器和热通道。剪切诱导对齐、磁场对齐、冷冻铸造和电纺等技术并不是奇特的研究工具——它们是可制造的过程，可以直接应用于电解质薄膜和隔膜涂层。Kim等人使用的隔膜涂层方法提供了最简单的证据：即使是对齐不完全，也能带来显著的性能提升。关于BNNT孔道的新兴研究表明，对齐的纳米通道可以实现选择性的离子传输。第二个要求是刻意编程BNNT的缺陷化学性质。在二维氮化硼中已经探索了缺陷工程，以调节催化行为、氢吸附和电子性质。将类似的策略应用于BNNTs将允许研究人员调节BNNT与离子的相互作用强度，控制聚合物的锚定行为，并可能稳定固体-电解质界面。第三个要求是战略性空间放置。BNNTs应该精确地放置在场梯度最有害的地方。在Li金属界面，BNNTs可以作为电子阻挡剂和机械稳定剂，产生更均匀的Li电镀。在阴极界面，它们可以抑制高电压下的电解质氧化并减少氧的释放。在固态电池中，BNNTs可以增强晶界，防止灾难性的裂纹。这些都不是推测性的角色；它们直接扩展了现有文献中报告的成功案例。第四个要求是将BNNTs视为框架而不是颗粒。BNNT（氮化硼纳米管）支架或网络——无论是通过冷冻铸造、模板技术还是界面自组装构建的——都可以作为混合架构，将热传导、机械增强和离子传输调节整合到单一的物理平台上。19,28 随着可扩展合成和缺陷控制的最新进展，到2030年，BNNTs可能会使电池具有前所未有的安全性和寿命。最后一个要求是化学选择；BNNTs的适用性在很大程度上取决于电池的化学成分和主要的失效机制。BNNTs最适合用于锂金属电池、锂硫电池以及固态或聚合物电解质电池，因为在这些电池中，界面不稳定性、枝晶形成和热梯度是主要问题。在这些情况下，BNNTs调节离子通量、重新分配机械应力和散热的能力直接有助于克服这些系统中的主要性能挑战。33–36 相反，对于需要高电子导电性的应用（例如传统锂离子电池的导电支架），BNNTs并不那么适用。在这种情况下，碳纳米管（CNTs）和MXenes等材料更适合用于电子传导。37–39 如果成本是一个重要因素，并且不需要材料具有调节作用，那么可以考虑使用简单的陶瓷材料。这再次表明，在需要多种性能组合的情况下，应该考虑使用BNNTs，并充分利用其特性。

作者贡献

两位作者对这项工作做出了平等的贡献。每位作者都有权在各自的职业档案中将自身列为第一作者。

利益冲突

没有需要声明的利益冲突。

数据可用性

本文没有包含任何原始研究结果、软件或代码，也没有生成或分析任何新的数据。