固碳儲能新策略:Li-CO2電池反應機理探析

2020-11-27 OFweek維科網

圖3：採用多孔碳正極的充放電過程表徵

(A) Li-CO2電池在100 mA/g下限容放電至1.0 mAh並限壓充電至4.5 V的恆流充放電曲線。

(B) 在不同充放電狀態下的非原位FTIR光譜。清楚顯示不同狀態下Li2CO3和Li2O的形成/分解。

(C) 正極放電至0.6 mAh（B點）對應的碳酸鹽量下CO2的生成速率。藍色箭頭表示注入H2SO4分解Li2CO3。餅圖表示CO2產量及存在的Li2CO3的比例。

(D-F) CO2和O2在充電過程生成速率的DEMS結果。D、E分別表示放電至B點後500、2000 mA/g的電流密度。F表示放電至C點後500 mA/g的電流密度。

圖4：採用釕基正極實現可再充電/可逆的Li-CO2電化學過程表徵及示意圖

(A) 採用Ru基正極的Li-CO2電池的恆流充放電曲線。虛線為對照組：採用Au基正極的充電曲線。

(B) Ru基正極在充電過程的原位拉曼光譜。碳的拉曼峰逐漸減弱。

(C-D) 分別是恆流放電後Ru基和Au基正極在3.0-4.5 V電位窗口內10 mV/s下的線性電位掃描曲線。同時給出了Li2CO3和碳的G峰隨容量變化的拉曼峰強。

(E) 通過Li-CO2電化學技術實現儲能系統（可逆過程）和CO2固定策略（不可逆過程）的示意圖。

【小結】

該工作採用原位/非原位結合的光譜技術研究了非質子Li-CO2電池的電化學過程機理，闡述靈活可控的CO2固定和儲能策略。

【團隊介紹】

周豪慎：南京大學教授，國家「****」特聘專家，長江學者、973首席科學家，兼日本國立產業技術綜合研究所（AIST） 首席研究員，筑波大學 特聘教授。從事鋰離子電池，鈉離子電池，鋰空氣電池，鋰硫電池，鋰液流電池和固態電池的研究和開發。在Nature Materials; Nature Energy, Nature Commun.（5篇）; Angew. Chem. Int. Ed.（13篇）; Energy Environment Sci.（23篇）; Adv. Mater.（16篇）; Adv. Energy Mater.（13篇）; JACS（5篇）; Nano Letter；ACS Nano；Adv. Fun. Mater.等學術刊物上發表論文超400 篇，引超20000 次，H因子75。

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