西北工業大學納米能源材料研究中心謝科予團隊研制出同等體量續航能力提升近7倍且材料更加環保的鋰—二氧化碳電池。相關研究成果發表于《先進材料》《先進能源材料》。

據謝科予介紹，與目前已經大量商業化應用的鋰電池相比，鋰—二氧化碳電池最大的優勢就是具有更高的能量密度。實驗數據顯示，其容量比是鋰電池的7倍多，假設現在使用的手機電池可以續航3天，未來使用同等重量、同等體積的鋰—二氧化碳電池或許可以使用21天甚至更久。此外，鋰—二氧化碳電池利用二氧化碳氣體提供電能，在整個能量轉換過程中，比傳統的鋰電池更加綠色環保。在一些二氧化碳濃度高的特定環境中，比如火星表面、深地深海等極端環境等，使用鋰—二氧化碳電池進行探索，可以“就地取材”。

在材料方面，謝科予團隊和新加坡國立大學教授Loh Kian Ping 合作，共同設計了一種結構穩定的共價有機框架，他們首次將其作為氣體電池擴散層引入鋰—二氧化碳電池中，有效提高了電池的充放電循環效率，并極大地緩解了電池充放電過程中傳質速度慢等問題。

“后續我們可能會圍繞鋰金屬負極方面做一些保護，更好地提高電池循環效率。”團隊成員周麗嬌說。除此以外，團隊未來還試圖用固體聚合物替代現有的電解液，為鋰—二氧化碳電池提供更多應用場景。

在新型儲能體系，可充電鋰二氧化碳電池被稱為“可呼吸電池2.0”，鋰二氧化碳電池具有巨大的發展潛力及應用價值，作為金屬氣體電池家族之一，其工作原理與傳統鋰電池相比都是全新的。

與目前已經大量商業化應用的鋰電池相比，鋰二氧化碳電池最大的優勢就是具有更高的能量密度。實驗數據顯示，鋰二氧化碳電池容量比是鋰電池的7倍多，假設我們現在使用的手機電池可以續航3天，未來使用同等重量同等體積的鋰-二氧化碳電池或許可以使用21天甚至更久。

另一個優勢就是利用二氧化碳氣體提供電能，可謂是變“廢”為寶。同時在整個能量轉換過程中，比傳統的鋰電池更加綠色環保。

鋰二氧化碳是已知具有潛力性能和能量密度的幾種電池技術之一，其能量密度可以是當今鋰離子電池的7倍，但事實證明，通過重復循環來保持其穩定性是有問題的。

目前這種電池僅僅處于一個概念驗證的狀態，研究人員表示商用鋰—二氧化碳電池的實現還需要幾年的時間。與此同時，還需要解決其他幾個問題，例如充電重復次數，目前，電池只能運行大約10個充電周期。

可充式鋰二氧化碳電池可以將二氧化碳利用和可再生能源的輸送/儲存相結合，被認為是下一代二次電池的有前途的候選者。從鉛酸電池到鋰離子電池，科學技術的飛躍式發展為許多行業帶來深刻變革。鋰-二氧化碳電池的關鍵材料與作用機制都與傳統不同，其顛覆性技術也必將為未來帶來無限可能。

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