Li-CO₂电池被认为是下一代高能量密度的电化学储能器件，因此对锂空气电池的研究具有重要意义，在航空工业中具有广阔的应用前景。然而，其面临的最大挑战来自放电产物Li₂CO₃的形成，它会积累和失活多相催化剂，造成巨大的极化。

近日，上海交通大学王开学教授报道了开发了一种具有较高CO₂RR和CO₂ER催化活性的Ru(Ⅱ)催化剂tris(2,2′-bipyridyl)-dichloro-ruthenium(II)（Ru(bpy)₃Cl₂），用作Li-CO₂电池最有效的液态催化剂。

文章要点

1）含Ru(II)催化剂的Li-CO₂电池具有显著提高的电化学性能。在200 mA g^-1下，超高的初始放电容量达到22119 mAh g^-1。在300 mA g^-1的电流密度下，首次充电电压降低3.86 V，比不加Ru(II)催化剂的电池降低540 mV，循环60次以上，具有优异的循环稳定性，固定容量为1000 mAh g^-1。

2）研究发现，Ru(II)中心不仅能与溶解的CO₂相互作用，促进电还原反应，而且能稳定放电中间体，延缓其转化为不需要的碳酸盐。研究人员发现了一种非晶态放电中间体，可能是Li₂C₂O₄，其具有较低的电荷转移阻抗，充电后很容易分解，从而有助于Li-CO₂电池的高电化学性能。

得益于配体具有很大的可调性，这可能会对其物理化学性质和催化活性产生独特的影响，从而使得Ru(II)配合物有望成为高性能Li-CO₂电池的灵活催化剂。

参考文献

Zhen Zhang, et al, Enhanced Electrochemical Performance of Aprotic Li-CO₂ Batteries with a Ruthenium-Complex-Based Mobile Catalyst, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI：10.1002/anie.202105892

https://doi.org/10.1002/anie.202105892