目前广泛应用的锂电池负极材料通常是石墨或者一些碳的其他形态，其中碳纳米管被作为锂电池负极材料，可以提高锂电池的循环性能。
碳纳米管是一种石墨化结构的碳材料，自身具有优良的导电性能，同时由于其脱嵌锂时深度小、行程短，作为负极材料在大倍率充放电时极化作用较小，可提高电池的大倍率充放电性能。然而，碳纳米管直接作为锂电池负极材料时，会存在不可逆容量高电压滞后及放电平台不明显等问题。其可以通过以下这几种方法进行改善。
一是采用简单的过滤制备了单壁碳纳米管，将其直接作为负极材料，其首次放电容量为1700mAh/g，可逆容量仅为400mAh/g。二是可以与其他负极材料（钛酸锂、锡基、硅基等）复合，利用其独特的中空结构、高导电性及大比表面积等优点作为载体改善其他负极材料的电性能。三是采用化学气相沉积法，在膨胀石墨的孔洞中原位生长碳纳米管，合成了膨胀石墨/碳纳米管复合材料，其首次可逆容量为443mAh/g，以1C倍率充放电循环50次后，可逆容量仍可达到259mAh/g。碳纳米管的中空结构及膨胀石墨的孔洞，提供了大量的锂活性位，而且这种结构能缓冲材料在充放电过程中产生的体积效应。
经过这几年对碳纳米管研究分析，其在锂电池负极材料的应用中得到相应的改善。由于成本方面的问题，碳纳米管离实际应用仍然会有很长的路要走，但是作为一种导电剂添加，提高电极的导电性，降低电池极化，已经在实际生产中获得应用。
