更环保的锂—二氧化碳电池来了！续航能力可提升近7倍

西北工业大学纳米能源材料研究中心谢科予团队研制出同等体量续航能力提升近7倍且材料更加环保的锂—二氧化碳电池。相关研究成果发表于《先进材料》《先进能源材料》。

据谢科予介绍，与目前已经大量商业化应用的锂电池相比，锂—二氧化碳电池最大的优势就是具有更高的能量密度。实验数据显示，其容量比是锂电池的7倍多，假设现在使用的手机电池可以续航3天，未来使用同等重量、同等体积的锂—二氧化碳电池或许可以使用21天甚至更久。此外，锂—二氧化碳电池利用二氧化碳气体提供电能，在整个能量转换过程中，比传统的锂电池更加绿色环保。在一些二氧化碳浓度高的特定环境中，比如火星表面、深地深海等极端环境等，使用锂—二氧化碳电池进行探索，可以“就地取材”。

在材料方面，谢科予团队和新加坡国立大学教授LohKianPing合作，共同设计了一种结构稳定的共价有机框架，他们首次将其作为气体电池扩散层引入锂—二氧化碳电池中，有效提高了电池的充放电循环效率，并极大地缓解了电池充放电过程中传质速度慢等问题。

“后续我们可能会围绕锂金属负极方面做一些保护，更好地提高电池循环效率。”团队成员周丽娇说。除此以外，团队未来还试图用固体聚合物替代现有的电解液，为锂—二氧化碳电池提供更多应用场景。

在新型储能体系，可充电锂二氧化碳电池被称为“可呼吸电池2.0”,锂二氧化碳电池具有巨大的发展潜力及应用价值，作为金属气体电池家族之一，其工作原理与传统锂电池相比都是全新的。

与目前已经大量商业化应用的锂电池相比，锂二氧化碳电池最大的优势就是具有更高的能量密度。实验数据显示，锂二氧化碳电池容量比是锂电池的7倍多，假设我们现在使用的手机电池可以续航3天，未来使用同等重量同等体积的锂-二氧化碳电池或许可以使用21天甚至更久。

另一个优势就是利用二氧化碳气体提供电能，可谓是变“废”为宝。同时在整个能量转换过程中，比传统的锂电池更加绿色环保。

锂二氧化碳是已知具有潜力性能和能量密度的几种电池技术之一，其能量密度可以是当今锂离子电池的7倍，但事实证明，通过重复循环来保持其稳定性是有问题的。

目前这种电池仅仅处于一个概念验证的状态，研究人员表示商用锂—二氧化碳电池的实现还需要几年的时间。与此同时，还需要解决其他几个问题，例如充电重复次数，目前，电池只能运行大约10个充电周期。

可充式锂二氧化碳电池可以将二氧化碳利用和可再生能源的输送/储存相结合，被认为是下一代二次电池的有前途的候选者。从铅酸电池到锂离子电池，科学技术的飞跃式发展为许多行业带来深刻变革。锂-二氧化碳电池的关键材料与作用机制都与传统不同，其颠覆性技术也必将为未来带来无限可能。中国科学报，锂电池UPS