鋰-二氧化碳電池在利用溫室氣體提供電能方面擁有特殊的優勢。然而，這些遵循Li₂CO₃產品路線的電池通常提供低輸出電壓（<2.5 V）和能源效率。此外，與Li₂CO₃相關的寄生反應會進一步降低電池性能。

在此，南京大學何平、周豪慎團隊開發了一種雙核銅(I)絡合物（表示為Cu(I) RM）作為Li-CO₂電池的液體催化劑，并詳細研究了電池性能，包括放電電位、容量和循環性能。特別地，利用各種光譜分析技術，如拉曼和微分電化學質譜（DEMS），探索正極放電過程中經歷的無L_i2CO₃路徑。

圖1. 以Cu(I) RM為基礎的Li-CO₂電池的電解質特性

研究表明，使用該銅(I)絡合物的Li-CO₂電池表現出高達3.38V的電動電壓，3.04V的輸出電壓和5846 mAh g^-1的擴大放電容量，遠遠超過了其他報道的Li-CO₂電池。

電化學和光譜研究清楚地揭示了涉及Cu(I) RM的Li-CO₂電池的反應路線。首先，Cu(I) RM捕獲二氧化碳，形成橋接的Cu(II)-草酸鹽加合物；其次，形成的加合物在放電過程中被還原，形成原始的Cu(I) RM和Li₂C₂O₄產品；最后，Li₂C₂O₄產品在充電過程中被分解掉。

此外，在1000 mAh g^-1的固定容量下，Li-CO₂電池在80個循環中表現出穩定的循環性。然后，Ru@super P催化劑被用來進一步減少充電極化。受益于可溶性Cu(I)RM和固體Ru催化劑的協同效應，實現了類似于3.01V的放電電位，促進了8058 mAh g^-1的放電容量，并顯著降低了約3.99V的充電電位。在固定的1000 mAh g^-1的比容量下，該電池在400次循環中顯示出強大的循環穩定性。

這項研究將Li-CO₂電池的輸出電壓提高到3.0V以上，并提供了利用有效的可溶性金屬復合物進行無Li₂CO₃放電的證據，從而為改善Li-CO₂電池的電化學性能以及推動其實際應用提供了一種方法。

圖2. 通過Ru催化劑優化充電性能

Binuclear Cu complex catalysis enabling Li–CO2 battery with a high discharge voltage above 3.0?V,?Nature Communications 2023 DOI: 10.1038/s41467-023-36276-8