近日，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院周震教授課題組在新型儲(chǔ)能體系-可充電鋰二氧化碳電池研究方面取得重要進(jìn)展，課題組首次將石墨烯用作鋰二氧化碳電池的空氣電極，以金屬鋰作負(fù)極，吸收空氣中的二氧化碳釋放能量。

眾所周知，全球氣溫變暖主要是由二氧化碳等溫室氣體大量排放造成的，如何減少二氧化碳的排放成為當(dāng)今社會(huì)普遍關(guān)注的問題。如果能把二氧化碳變廢為寶資源化利用是一條理想的出路，而這也成為國際上研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

鋰氧氣電池放電時(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。這種新的儲(chǔ)能體系與鋰氧氣電池很相似，只是將氧氣換成二氧化碳，可將其稱為“可呼吸電池2.0”。盡管與一代“可呼吸電池”鋰氧氣電池相比還很初級(jí)，但周震課題組成果為推動(dòng)二氧化碳在能源儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化領(lǐng)域中的應(yīng)用，以及實(shí)現(xiàn)鋰氧氣電池向鋰空氣電池的飛躍具有重要意義。

可充電鋰二氧化碳電池的構(gòu)想迸發(fā)于課題組成員蘇利偉博士(2013年畢業(yè))三年前的一次實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽做鋰離子電池負(fù)極儲(chǔ)鋰容量異常高，且在反應(yīng)過程中產(chǎn)生二氧化碳?xì)馀?。此后博士生張彰開始建立鋰氧氣電池的研究平臺(tái)，經(jīng)團(tuán)隊(duì)成員反復(fù)實(shí)驗(yàn)，不斷改進(jìn)電極性能，首次將石墨烯用作鋰二氧化碳電池的空氣電極，表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，可連續(xù)充放電20次以上，這是截至目前的最高水平。鋰二氧化碳電池性能的改善得益于石墨烯的高導(dǎo)電性和大比表面積，為電化學(xué)反應(yīng)提供了良好的場所。

目前，可充電鋰二氧化碳電池的研究剛剛起步，基本原理尚未完全清楚，而且動(dòng)力學(xué)性能和充放電循環(huán)能力很差，還需要繼續(xù)深入研究。相關(guān)研究成果發(fā)表于化學(xué)學(xué)科三大傳統(tǒng)頂級(jí)期刊之一《應(yīng)用化學(xué)(國際版)》，并被編輯選為熱點(diǎn)論文，博士生張彰為論文第一作者，周震為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委和教育部的資助。