“可呼吸”的鈉二氧化碳電池取得突破性進展
2016年07月19日 10:7
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來源：
光明日報
分類： 新技術(shù)
近日，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授陳軍團隊在利用CO2呼吸的可充室溫鈉-二氧化碳電池領(lǐng)域取得突破性進展，相關(guān)研究成果以“可充室溫鈉-二氧化碳電池”為題在《德國應(yīng)用化學(xué)》上發(fā)表后，英國皇家化學(xué)會《化學(xué)世界》以“首次可充的有前途電池技術(shù)”為題作了報道。
“可呼吸”電池的初級版本是鋰-氧氣電池：它以金屬鋰作負極，正極為由碳、貴金屬或過渡金屬氧化物等構(gòu)成的空氣電極，放電時從空氣中獲取氧氣，充電時再放出氧氣，因此被稱為“可呼吸”電池。鋰-氧氣電池的研究是當(dāng)今新能源領(lǐng)域的熱點和難點，國內(nèi)外許多高校和研究機構(gòu)都致力于此。陳軍團隊在之前鋰-氧氣電池研究的基礎(chǔ)上，成功研發(fā)出鈉-二氧化碳電池，不僅原料豐富、制備方便，同時，將二氧化碳變廢為寶，實現(xiàn)了資源化利用。
陳軍帶領(lǐng)課題組在鈉-二氧化碳電池的研究中，通過理論計算發(fā)現(xiàn)該電池體系具有高達1100Wh/kg的理論比能量，并且比其他金屬-二氧化碳電池更容易實現(xiàn)可逆充放電反應(yīng)。由于其放電時吸收二氧化碳，充電時也釋放出二氧化碳，因此被稱為“可呼吸鈉-二氧化碳電池”。該研究以鈉金屬片為負極，四甘醇二甲醚處理過的多壁碳納米管為正極，構(gòu)架了一個具有優(yōu)異性能的鈉-二氧化碳電池。室溫下，該電池體系可以循環(huán)200次而無明顯衰減，表現(xiàn)出很好的可逆充放電活性和穩(wěn)定性。在4A/g的大電流密度下仍有4000mAh/g的可逆比容量，說明此電池具有良好的高倍率放電性能，可實現(xiàn)快速充放電。
陳軍介紹，金屬-氣體電池存在諸多科學(xué)技術(shù)難題。“但是，金屬-二氧化碳電池具有高比能量、高功率密度等特點，電極活性物質(zhì)廉價易得，特別是利用二氧化碳作為活性材料產(chǎn)生電能，意味著該電池系統(tǒng)有望在這種溫室氣體富集的地方提供穩(wěn)定的能量源泉。”（記者陳建強 通訊員馬超）
責(zé)任編輯：趙天寧
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