新的可持续能源转换和储存技术对于解决能源危机和二氧化碳（CO2）排放问题具有重要意义。在各种利用CO2并提供高能量密度的金属-CO2电池中，由于缺乏兼容的电解液、可操作气和明确的反应过程，基于储量丰富和安全的镁(Mg)金属的可充电Mg-CO2电池的应用受到了严重限制。
近日，天津大学罗加严教授，上海大学Jin Yi首次通过向CO2气中引入水分实现了高性能可充电的非水系Mg-CO2电池，与已报道的非水系Mg-CO2电池相比，具有循环寿命延长、放电电压高和容量提高等优良的电化学性能。
文章要点
1）电池由镁金属负极、碳纳米管（CNTs）正极和相容的电解液（ICD）组成。将MgCl2和双(三氟甲烷)磺酰亚胺镁（Mg(TFSi)2）按2：1的摩尔比混合到二甲醚（DME）中制备ICD电解液，有利于Mg2+的可逆剥离/电镀。另外，CNTs正极具有良好的导电性、较大的比表面积、丰富的扩散通道、丰富的电化学反应活性中心和放电产物储存等优点。
2）水分辅助的Mg-CO2电池（简称MCB-H2O）在适宜的湿CO2气氛下，在200 mA g-1下循环50次以上，容量达到500 mAh g-1。结合实验表征结果和理论计算，研究人员提出并验证了MCB-H2O ，2Mg + 3CO2 + 6H2O ↔ 2MgCO3·3H2O + C的可逆反应。
本研究展示了金属镁在多价金属-CO2电池领域的应用前景，为金属-气体电池在环境空气条件下的应用提供了基础。
参考文献
Chenyue Zhang, et al, A Moisture-assisted Rechargeable Mg-CO2 Battery, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202200181
https://doi.org/10.1002/anie.202200181
