不久前,南開大學陳軍教授團隊在利用二氧化碳呼吸的室溫可充鈉-二氧化碳電池領域取得突破性進展,相關研究成果在《德國應用化學》上發表。
“可呼吸”電池的初級版本是鋰-氧氣電池,它以金屬鋰作負極,正極為由碳、貴金屬或過渡金屬氧化物等構成的空氣電極,放電時從空氣中獲取氧氣,充電時再放出氧氣,因此被譽為“可呼吸”電池。陳軍課題組在之前鋰-氧氣電池研究的基礎上,此次成功研發出鈉-二氧化碳電池,不僅原料豐富、制備方便,而且增加了實驗過程中的安全性。
陳軍課題組在鈉-二氧化碳電池的研究中,通過理論計算發現鈉-二氧化碳電池體系具有高達1100Wh/kg的理論比能量,且鈉-二氧化碳電池比鋰-二氧化碳等其他金屬-二氧化碳電池更容易實現可逆充放電反應,放電時吸收二氧化碳,充電時放出二氧化碳,被稱為可呼吸鈉-二氧化碳電池。該研究以鈉金屬片為負極,四甘醇二甲醚處理過的多壁碳納米管為正極,構架了一個具有優異性能的鈉-二氧化碳電池。
正極方面,使用化學修飾的多孔三維網絡結構,有效降低電池的極化作用,體現出大容量儲電能力。室溫下,該電池體系可以循環200次而無明顯衰減,表現出很好的可逆充放電活性和穩定性。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,可實現快速充放電。這些優異的電池性能為在室溫下吸收二氧化碳產生清潔電能源提供了新思路。
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責任編輯:邢云輝
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