锂离子电池（LIBs）由于其高能量密度和长循环寿命，已成为便携式电子设备、电动汽车和电网规模储能系统的主要电源[1]，[2]。尽管石墨是最广泛使用的商用阳极材料，但其有限的理论容量（372 mAh g−1）限制了能量密度的进一步提高[3]。在这种情况下，过渡金属氧化物（TMOs）因其高理论容量、多种氧化还原状态和天然丰度而被广泛研究作为有前途的替代品。其中，Co3O4由于其高理论容量（890 mAh g−1）和良好的循环稳定性而受到关注[4]，[5]。然而，钴的毒性和高成本促使人们尝试用更环保和经济可行的金属元素部分替代钴离子。在各种TMOs中，ZnCo2O4因其高理论容量和相对较低的成本而成为LIBs阳极材料的重点研究对象[6]。然而，其实际应用仍受到较差的固有电导率和重复锂化/脱锂过程中严重体积变化的影响，这导致容量迅速衰减和结构退化。因此，需要有效的材料设计策略，如掺杂改性或使用导电碳材料进行表面改性，以克服这些限制[7]，[8]。构建含有导电碳材料的复合电极结构已被广泛认为是提高储能设备电化学性能的有效策略[9]。
碳纳米管（CNTs）作为一种典型的一维导电碳材料，由于其优异的电导率、机械柔韧性、高长径比以及与活性材料的强界面相互作用，在复合电极中得到了广泛应用[10]，[11]。根据其结构特征，CNTs可分为单壁碳纳米管（SWCNTs）和多壁碳纳米管（MWCNTs），它们在电化学储能应用中表现出不同的优势。SWCNTs通常具有更高的固有电导率和更大的比表面积，有利于快速电子传输[12]。相比之下，MWCNTs具有更好的机械强度和结构稳定性，使其更适合在长期电化学循环过程中经历反复体积变化的复合电极中作为导电框架[10]，[13]。CNTs表面的含氧官能团（如羟基、羧基和酐基）可以增强其与金属氧化物的相互作用，从而改善活性组分的固定[14]。此外，引入CNTs可以有效抑制金属氧化物颗粒的聚集，提高结构稳定性和电子导电性，从而增强循环性能[15]。Ru等人[16]使用碳纳米管修饰了ZnCo2O4，并通过简单且可扩展的水热方法制备了具有多面体结构的ZnCo2O4/CNTs复合材料。Wang等人[15]，[17]将原位形成的MOF-74-ZnCo/CNT混合材料碳化，合成了高度分散在碳纳米管巢中的碳/ZnCo2O4纳米颗粒。ZnCo2O4纳米颗粒在碳纳米管中高度分散。结果表明，合成的混合过渡金属氧化物/碳/碳纳米管复合材料的稳定能量密度为800 mAh g−1（100 mA g−1）。Tang[18]通过简单的MOF模板方法合成了ZnCo2O2@CNTs，在200次循环（100 mA g−1−1的较大容量，并表现出优异的电化学性能。锂存储性能的提高归因于ZIF衍生的三元金属氧化物的多孔结构和ZnCo2O2@CNTs中的碳质材料。
在本研究中，使用三维镍泡沫（NF）作为导电基质，酸处理过的多壁碳纳米管（MWCNTs）作为碳源，并引入ZnCo2O4来构建无粘合剂的复合电极。制备了不同CNT含量的ZCO/CNTs@NF阳极材料，并系统研究了CNT掺入对结构调控和电化学性能的影响。结果表明，适量的CNTs显著提高了复合电极的电导率、结构稳定性和电化学动力学，从而提高了锂离子电池的循环稳定性和倍率性能。
