相比石墨，磷负极的理论容量高达2596 mAh/g，近7倍于前者（372 mAh/g），同时还具备优异的倍率性能，被认为是一种极具发展潜力的锂离子电池负极材料。然而，磷的导电性差和体积膨胀较大会使电池容量迅速衰减，致使电池循环性能较差，成为磷负极材料实际应用的一大障碍。日本丰桥科学技术大学Yoji Sakurai教授课题组设计开发了全新的红磷填充包覆的碳纳米管（P@DMWCNT）负极应用于锂离子电池，在大幅提升电池的放电比容量同时，有效地改进了电池循环性能。
首先为了克服红磷负极材料体积易于膨胀问题，研究人员利用气相合成法制备了无纳米孔的红磷填充包覆的多壁碳纳米管（MWCNTs）复合物，以利用MWCNTs的三维空间结构限制红磷负极的体积过度膨胀问题。与此同时，高导电性的MWCNTs也可以改善红磷导电性差的问题，因此红磷/多壁碳纳米管（P/MWCNTs）复合物是一种理想的负极材料。随后以P/MWCNTs为一种改进型负极材料应用于锂离子电池，即以P/MWCNTs为负极、锂钴氧化物为正极和溶有1 mol/L六氟磷酸锂（LiPF6）溶碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）混合液为电解质，对电池进行一系列的表征测试。透射电镜（TEM）、能量色散能谱（EDX）和X光电子能谱（XPS）等一系列测试结果表明，经过充放电循环后，红磷被稳定地束缚在碳纳米管中，没有出现体积膨胀问题。此外实验结果还显示，充放电循环中，P/MWCNTs负极表现出可逆现象，而这一反应过程可以归纳为方程式：xLi + P ↔ LixP。经过五十余次的充放电循环后，基于P/MWCNTs负极锂电池呈现出850 mAh/g的良好可逆容量，且库仑效率高达99.9%，表现出增强的电池比容量和循环稳定性。
研究人员设计开发了全新的红磷填充包覆碳纳米管负极应用于锂离子电池，在大幅提升电池的放电比容量前提下，有效地抑制了红磷负极的体积膨胀问题，改善了电池循环稳定性，为设计开发高性能的锂离子电池负极提供了新路线。相关研究工作发表在《Journal of The Electrochemical Society》 。
