Small Structures:锂 ̶ 二氧化碳电池研究进展

为了实现全球可持续发展,锂-二氧化碳电池不仅可以用作能量存储技术,而且还可作为二氧化碳气体的回收系统。自从十年前开始这项研究以来,锂-二氧化碳电池已引起越来越多的关注。但是,该电池的研发仍处于起步阶段,并面临许多科学和技术挑战。从根本上看,二氧化碳阴极的反应机理还不够清楚。从技术上讲,高过电位,低功率密度,较差的倍率能力和有限的循环寿命阻碍了锂-二氧化碳电池的发展和实际应用。

美国德克萨斯州立大学材料研究院Manthiram课题组综述了锂-二氧化碳电池最新研究进展。这篇综述首先总结了锂-二氧化碳电池的基本原理,侧重于二氧化碳还原/析出反应的电化学机理。 然后,本综述主要侧重于各种类型电解质的研究进展,锂金属阳极保护,电极-电解质界面稳定性以及锂-二氧化碳电池的阴极/催化剂设计。尤其对用于促进二氧化碳还原的反应动力学和放电反应产物的分解的各种类型的双功能阴极催化剂的最新进展进行了全面的综述和深入讨论。根据先前的研究,重点介绍了促进锂-二氧化碳电池技术的实际发展的观点和未来的研究方向。

总而言之,锂-二氧化碳电池是一项创新性技术,可通过清洁利用二氧化碳解决当代环境和能源问题。 尽管在科学和技术发展中都存在挑战,但随着研究人员的不断努力,锂-二氧化碳电池的电化学性能有望得到显著改善。 但是,要使这种电池系统用于实际的能量存储还需要进行许多研究和开发工作。此外,锂-二氧化碳电池研究的创新和发现还将促进锂-空气/二氧化碳电池的发展,这也为锂-空气电池的实际应用提供了潜在的助力。相关论文在线发表在Small Structures (DOI: 10.1002/sstr.202000027)上。