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南开一课题组研究“可呼吸电池2.0”获进展

记者14日从南开大学获悉,该校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已取得重要进展,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。

中新网天津5月14日电 (记者 张道正 通讯员 马超)记者14日从南开大学获悉,该校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已取得重要进展,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。(完)

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