近日，我校材料科学与技术学院何建平团队与美国宇航局John W. Connell，Yi Lin以及凯斯西储大学Liming Dai等人合作在国际能源材料领域的权威期刊《Nano Energy》（纳米能源, 影响因子15.548）发表有关CO2利用的高水平论文，并被遴选为当期封面。何建平教授为该论文的通讯作者，第一作者为材料科学与技术学院博士研究生宋力。具体研究成果参见“An ultra-long life, high-performance, flexible Li–CO2 battery based on multifunctional carbon electrocatalysts”。
受启发于CO2的电化学还原以及金属−空气电池技术，可以将CO2的固定/还原与可充放电的电池技术有机结合开发出新型的Li−CO2电池。Li−CO2电池是一种特殊的电源，可以将金属Li负极与CO2气体正极耦合在一起，形成理论电压为2.8 V，能量密度为1876 Wh kg−1的可充电电池。这种电池不仅提供新的CO2捕获与利用途径，而且能提供或者储存电能。
该团队以双掺杂的碳纳米管为高活性的正极催化剂，以PVDF−HFP基聚合物凝胶为电解质，设计出准固态的薄片状柔性Li−CO2电池。该准固态电池的性能非常突出，其比容量达到23560 mAh g−1，循环寿命达到538圈，能连续运行110天以上。由于电解质与电极结构的柔韧性，该准固态电池能作为可穿戴的柔性器件使用。通过对反应产物Li2CO3形态的研究和对交流阻抗结果的分析，可以发现凝胶电解质的存在能降低充放电过程的极化。在凝胶电解质中，Li+的传输路径被分散，并且分布在相互独立的聚合物孔道内，从而使放电时正极上会产生相互独立的小颗粒状的Li2CO3，其结晶度低，容易形成和分解，因此能使准固态电池的充放电性能明显高于液态电解质的电池。
综上所述，该项研究不仅为CO2的利用提供了新策略，而且为柔性器件的设计提出了新方法。
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520301531
