Li-CO₂电池（LCOBs）被认为是实现高效碳封存和能量储存的重要储能技术。然而，LCOBs中大多数典型的放电产物（Li₂CO₃和C）具有不溶性，高化学稳定性导致需要极高的充电过电位（3.5-4.5 V）才能分解。

近日，日本国立材料科学研究所（NIMS）的Renzhi Ma基于以下反应机理，提出了一种水系LCOBs：

CO₂+2H⁺+2Li  HCOOH+2Li⁺。

文章要点

1）研究人员采用NASICON型固体电解质（SSE）作为隔膜。一方面，Li箔作为负极，用少量非水电解质直接附着在SSE上，以降低界面阻抗。在另一侧，正极室填充有水系Li⁺电解质。在这样的设计中，只有Li⁺能够迁移通过隔膜，而水被完全阻断。

2）在表面活性剂水溶液中，研究人员采用一种有效、可控的电沉积方法在碳纸上沉积纳米孔Pd薄膜作为正极。用聚环氧乙烷和聚环氧丙烷(P-123)组成的三嵌段共聚物作为非离子表面活性剂与Pd离子形成胶束。所制得的多孔Pd膜具有较高的电化学比表面积（ECSA）和用于CO₂RR和FAOR的双功能催化性能。

3）在这种池设计中，CO₂可以在放电过程中电化学还原为可溶性液体产物。在随后的充电过程中，可溶性液体产物又可以被氧化并可逆地生成CO₂。结果表明，以HCOOH为放电产物，水系LCOB的放电电位为2.61 V，充电电位降至2.87 V。此外，LCOB还表现出300 h以上的高循环稳定性。

参考文献

Hairong Xue, et al, Aqueous Formate-Based Li-CO₂ Battery with Low Charge Overpotential and High Working Voltage, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202101630

https://doi.org/10.1002/aenm.202101630