近日，南開大學(xué)陳軍教授團(tuán)隊(duì)在利用 CO₂ 呼吸的室溫可充鈉—二氧化碳電池領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，相關(guān)研究成果在 《德國應(yīng)用化學(xué)》 上發(fā)表。

“可呼吸”電池的初級(jí)版本是鋰—氧氣電池，它以金屬鋰作負(fù)極，正極為由碳、貴金屬或過渡金屬氧化物等構(gòu)成的空氣電極，放電時(shí)從空氣中獲取氧氣，充電時(shí)再放出氧 氣，因此被譽(yù)為“可呼吸”電池。陳軍課題組在之前鋰—氧氣電池研究的基礎(chǔ)上，此次成功研發(fā)出鈉—二氧化碳電池，不僅原料豐富、制備方便，而且增加了實(shí)驗(yàn)過 程中的安全性。

陳軍課題組在鈉—二氧化碳電池的研究中，通過理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)Na—CO₂電池體系具有高達(dá) 1100Wh/kg 的理論比能量， 且 Na—CO₂ 電池比 Li—CO₂ 等其他金屬——二氧化碳電池更容易實(shí)現(xiàn)可逆充放電反應(yīng)，放電時(shí)吸收二氧化碳，充電時(shí)放出二氧化碳，被稱為可呼吸鈉—二氧 化碳電池。該研究以鈉金屬片為負(fù)極，四甘醇二甲醚處理過的多壁碳納米管為正極，構(gòu)架了一個(gè)具有優(yōu)異性能的 Na—CO₂ 電池。

正極方面，使 用化學(xué)修飾的多孔三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效降低電池的極化作用，體現(xiàn)出大容量儲(chǔ)電能力。室溫下，該電池體系可以循環(huán) 200 次而無明顯衰減，表現(xiàn)出很好的可逆充放 電活性和穩(wěn)定性。在 4A/g 的大電流密度下仍有 4000mAh/g 的可逆比容量，說明此電池具有良好的高倍率放電性能，可實(shí)現(xiàn)快速充放電。這些優(yōu)異的電池 性能為在室溫下吸收 CO₂ 產(chǎn)生清潔電能源提供了新思路。