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何建平/馬仁志AEM: 低充電過電位、高工作電壓的水系甲酸鹽基Li-CO2電池

何建平/馬仁志AEM: 低充電過電位、高工作電壓的水系甲酸鹽基Li-CO2電池
Li-CO2電池(LCOB)被認為是實現高效碳封存和能量存儲的重要策略。然而,大多數典型的放電產物(Li2CO3和C)不溶且化學性質穩定,需要高電荷過電位(≈3.5-4.5 V)才能分解。
何建平/馬仁志AEM: 低充電過電位、高工作電壓的水系甲酸鹽基Li-CO2電池
在此,南京航空航天大學何建平教授與日本國立材料科學研究所(NIMS)馬仁志研究員等人聯合提出了一種以甲酸 (HCOOH) 作為放電產物的新型水系LCOB,其中納米多孔Pd薄膜用作正極,NASICON型固態電解質用作隔膜。
可溶性HCOOH可直接用于充電過程,無需任何進一步純化或壓縮,非常容易實現電化學循環。具有高電化學表面積的納米多孔Pd薄膜對CO2還原和甲酸氧化均表現出優異的雙功能催化性能。

何建平/馬仁志AEM: 低充電過電位、高工作電壓的水系甲酸鹽基Li-CO2電池

圖1. 水性LCOB的設計
這種高性能的雙功能催化劑使組裝的LCOB提供2.61 V的高放電電位平臺和2.87 V的低充電電位。水系LCOB的過電位低至0.26 V,能量效率高達91%。
電池提供了超過300小時的穩定循環性能,充電電位保持在2.99 V。這項工作展示了一種全新的水系LCOB,以 HCOOH作為放電產物,利用CO2作為動力源。

何建平/馬仁志AEM: 低充電過電位、高工作電壓的水系甲酸鹽基Li-CO2電池

圖2. 水系LCOB的電池性能
Aqueous Formate-Based Li-CO2 Battery with Low Charge Overpotential and High Working Voltage, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101630

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