以CO2为正极气体的Na-CO2电池因其在火星探测中的潜在应用而得到了广泛的研究，火星大气中CO2占96%。然而，可燃液态电解液的蒸发限制了Na-CO2电池的实际应用。
近日，台湾大学Ru-Shi Liu，台湾师范大学Shu-Fen Hu，中科院金属研究所尹利长研究员报道了借助塑料晶体电解质和动力学稳定的界面制备了一种固态Na-CO2电池。
文章要点
1）在设计的固态Na-CO2电池中，研究人员采用Ru纳米颗粒修饰的多壁碳纳米管（CNTs）的作为催化正极。多孔间互连的CNTs构建了一种气体通道，促进了CO2扩散。此外，CNT上的SP2型碳改善了催化剂的电子电导率，从而改善了反应动力学。此外，配位数降低的金属Ru纳米颗粒对CO2还原反应（CO2RR）和CO2析出反应（CO2ER）的反应动力学也起到了重要的改善作用。最重要的是，原位制备的丁二腈基塑料晶体界面使Ru/CNT与Na3Zr2Si2PO12 （NZSP）紧密接触，从而降低了界面电荷转移电阻。
2）在负极侧，结合X射线光电子能谱（XPS）、X射线吸收光谱（XAS）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）和密度泛函理论（DFT）等，揭示了动力学稳定的界面。动力学稳定的界面保护了NZSP不受连续界面寄生反应的影响，从而使其具有优异的循环性能。
3）开发的固态Na-CO2电池在100 mA g−1下的满放电容量为28830 mAh g−1。此外，在500 mAh g−1容量截止的情况下，固态Na-CO2电池在100 mA g−1下可以稳定循环50次，电位差为1.4 V。
参考文献
Zizheng Tong, Shu-Bo Wang, Mu-Huai Fang, Yen-Ting Lin, Kun Ta Tsai, Sung Yu Tsai, Li-Chang Yin, Shu-Fen Hu and Ru-Shi Liu, Na–CO2 Battery with NASICON-Structured Solid-State Electrolyte, Nano Energy, (2020)
DOI：10.1016/j.nanoen.2021.105972
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105972
