由于CO₂固定具有超高的理论能量密度和环境友好性，Li-CO₂电池被认为是包括可穿戴电子设备在内的各种应用的可持续的高能量密度电源之一。目前，已报道的大多数Li-CO₂电池都使用昂贵的贵金属催化剂，通过4电子Li₂CO₃作为放电产物，导致能量效率低、电解液副反应和反应动力学缓慢等问题。

近日，中国工程物理研究院Jianli Cheng，Bin Wang将无粘结剂的MoN纳米纤维附着在碳布(CC)上作为自支撑正极（CC@MoN NFs），制备了具有低充电电位、高能量效率以及高循环稳定性的柔性Li-CO₂电池。

文章要点

1）由于具有良好的稳定2电子中间体的催化特性，所制备的Li-CO₂电池具有高的比满放电容量（6542.9 µAh cm^-2）、低的充电电压平台（≈3.19 V）、高的初始能量效率（88%以上）和优异的循环稳定性（86次循环）。

2）研究人员利用密度泛函理论（DFT）计算，验证了主要放电产物Li₂C₂O₄在连续循环中就可以实现可逆生成/分解。

3）研究发现，形成的放电产物Li₂C2O₄被MoN中低价Mo原子的离域电子稳定，形成Mo-O耦合桥，有利于电池反应动力学的进行，使电池具有较高的能量效率和优异的循环可逆性。

4）研究人员还制作了柔性带状电池作为概念验证演示，电池在不同的变形状态下均表现出了出色的柔性和稳定的功率输出。

这项工作为设计高性能金属-气体电池的高效催化剂提供了一条可供选择的途径。

参考文献

Guicai Qi, et al, Binder-Free MoN Nanofibers Catalysts for Flexible 2-Electron Oxalate-Based Li-CO₂ Batteries with High Energy Efficiency, Adv. Funct. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adfm.202112501

https://doi.org/10.1002/adfm.202112501