南开研究"可呼吸电池":吸收二氧化碳释放能量
2015-05-16 瓜太学术帮
从南开大学获悉，该校化学学院周震教授课题组在新型储能体系-可充电锂二氧化碳电池研究方面已取得重要进展，课题组首次将石墨烯用作锂二氧化碳电池的空气电极，以金属锂作负极，吸收空气中的二氧化碳释放能量。
众所周知，全球气温变暖主要是由二氧化碳等温室气体大量排放造成的，如何减少二氧化碳的排放成为当今社会普遍关注的问题。如果能把二氧化碳变废为宝资源化利用是一条理想的出路，而这也成为国际上研究的热点和难点。
锂氧气电池放电时从空气中获取氧气，充电时再放出氧气，因此被誉为“可呼吸”电池。这种新的储能体系与锂氧气电池很相似，只是将氧气换成二氧化碳，可将其称为“可呼吸电池2.0”。尽管与一代“可呼吸电池”锂氧气电池相比还很初级，但周震课题组成果为推动二氧化碳在能源储存与转化领域中的应用，以及实现锂氧气电池向锂空气电池的飞跃具有重要意义。
可充电锂二氧化碳电池的构想迸发于课题组成员苏利伟博士三年前的一次实验，他发现，碳酸盐做锂离子电池负极储锂容量异常高，且在反应过程中产生二氧化碳气泡。此后博士生张彰开始建立锂氧气电池的研究平台，经团队成员反复实验，不断改进电极性能，首次将石墨烯用作锂二氧化碳电池的空气电极，表现出了优异的性能，可连续充放电20次以上，这是截至目前的最高水平。锂二氧化碳电池性能的改善得益于石墨烯的高导电性和大比表面积，为电化学反应提供了良好的场所。
目前，可充电锂二氧化碳电池的研究刚刚起步，基本原理尚未完全清楚，而且动力学性能和充放电循环能力很差，还需要继续深入研究。相关研究成果发表于化学学科三大传统顶级期刊之一《Angewandte Chemie (international edition)》，并被编辑选为热点论文，博士生张彰为论文第一作者，周震为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委和教育部的资助。