利用温室气体 CO2 作为正极活性物质的Mg-CO2 电池因其高效的能量存储和 CO2 利用率而成为极具吸引力的下一代电池技术候选者。然而，与其他金属-CO2 系统相比，由于氧化还原反应动力学相对较慢、还原产物的分解能垒大，以及它们在非水环境中的多电子三相正极反应的不可逆性，迄今为止，人们几乎没有报道过非水系Mg-CO2电池。
近日，北京科技大学Mingyang Chen，Rui Xu, Dongsheng Geng，浙江大学Jun Lu首次报道了一种使用非水系电解液且不用水作为任何辅助的低过电位、高能量效率的可充电Mg-CO2电池。
文章要点
1）该电池由作为负极的Mg金属、作为电解质的在四甘醇二甲醚（TEGDME）中的0.5 m Mg(TFSI)2或在EMIMBF4和TEGDME（EMIMBF4:TEGDME = 1:9 vol%）中的0.5 m Mg(TFSI)2、玻璃纤维隔膜（GF/D，Whatman）和作为催化正极的碳化钼-多壁碳纳米管（Mo2C-CNTs）组成。
2）各种非原位和原位实验以及理论计算表明，Mo2C催化剂不仅能诱导表面分子吸附，加快反应动力学，而且还能以较低的电压滞后和较高的法拉第效率提高CO2还原反应中生成MgC2O4的选择性。Mg-CO2电池在TEGDME电解质中表现出0.7 V的低电压滞后(相比之下，当使用不含Mo2C的CNTs正极时为2.3 V)，在基于EMIMBF4的电解质中表现出异常的0.3 V。
3）研究了非水系Mg-CO2电池的电化学反应途径和失效机理，发现放电产物中不可分解的绝缘块状MgCO3和MgO的形成可能是容量下降的主要原因。
这项工作为开发一种新型可充电电池系统提供了基础和技术途径，该系统可安全高效地清洁回收和利用温室气体CO2。
参考文献
Wenbo Liu, et al, A Nonaqueous Mg-CO2 Battery with Low Overpotential, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202201675
https://doi.org/10.1002/aenm.202201675
