何建平/马仁志AEM: 低充电过电位、高工作电压的水系甲酸盐基Li-CO2电池

2023年11月3日上午9:12 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 6

Li-CO₂电池（LCOB）被认为是实现高效碳封存和能量存储的重要策略。然而，大多数典型的放电产物（Li₂CO₃和C）不溶且化学性质稳定，需要高电荷过电位（≈3.5-4.5 V）才能分解。

在此，南京航空航天大学何建平教授与日本国立材料科学研究所(NIMS)马仁志研究员等人联合提出了一种以甲酸 (HCOOH) 作为放电产物的新型水系LCOB，其中纳米多孔Pd薄膜用作正极，NASICON型固态电解质用作隔膜。

可溶性HCOOH可直接用于充电过程，无需任何进一步纯化或压缩，非常容易实现电化学循环。具有高电化学表面积的纳米多孔Pd薄膜对CO₂还原和甲酸氧化均表现出优异的双功能催化性能。

图1. 水性LCOB的设计

这种高性能的双功能催化剂使组装的LCOB提供2.61 V的高放电电位平台和2.87 V的低充电电位。水系LCOB的过电位低至0.26 V，能量效率高达91%。

电池提供了超过300小时的稳定循环性能，充电电位保持在2.99 V。这项工作展示了一种全新的水系LCOB，以 HCOOH作为放电产物，利用CO₂作为动力源。

图2. 水系LCOB的电池性能

Aqueous Formate-Based Li-CO₂ Battery with Low Charge Overpotential and High Working Voltage, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101630

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