南开课题组研究“可呼吸电池2.0”获进展

近日，南开大学化学学院周震教授课题组在新型储能体系-可充电锂二氧化碳电池研究方面取得重要进展，课题组首次将石墨烯用作锂二氧化碳电池的空气电极，以金属锂作负极，吸收空气中的二氧化碳释放能量。

众所周知，全球气温变暖主要是由二氧化碳等温室气体大量排放造成的，如何减少二氧化碳的排放成为当今社会普遍关注的问题。如果能把二氧化碳变废为宝资源化利用是一条理想的出路，而这也成为国际上研究的热点和难点。

锂氧气电池放电时从空气中获取氧气，充电时再放出氧气，因此被誉为“可呼吸”电池。这种新的储能体系与锂氧气电池很相似，只是将氧气换成二氧化碳，可将其称为“可呼吸电池2.0”。尽管与一代“可呼吸电池”锂氧气电池相比还很初级，但周震课题组成果为推动二氧化碳在能源储存与转化领域中的应用，以及实现锂氧气电池向锂空气电池的飞跃具有重要意义。

可充电锂二氧化碳电池的构想迸发于课题组成员苏利伟博士(2013年毕业)三年前的一次实验，他发现，碳酸盐做锂离子电池负极储锂容量异常高，且在反应过程中产生二氧化碳气泡。此后博士生张彰开始建立锂氧气电池的研究平台，经团队成员反复实验，不断改进电极性能，首次将石墨烯用作锂二氧化碳电池的空气电极，表现出了优异的性能，可连续充放电20次以上，这是截至目前的最高水平。锂二氧化碳电池性能的改善得益于石墨烯的高导电性和大比表面积，为电化学反应提供了良好的场所。

目前，可充电锂二氧化碳电池的研究刚刚起步，基本原理尚未完全清楚，而且动力学性能和充放电循环能力很差，还需要继续深入研究。相关研究成果发表于化学学科三大传统顶级期刊之一《应用化学(国际版)》，并被编辑选为热点论文，博士生张彰为论文第一作者，周震为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委和教育部的资助。