锂-二氧化碳电池特性引人注目，除了能量密度是锂离子电池的 7 倍以上之外，只要有二氧化碳就可以发电，这使得许多科学家纷纷投入研究。最近美国伊利诺伊大学芝加哥分校（UIC）团队则有所突破、率先研发出可充式锂-二氧化碳电池原型，充放电次数还更高达 500 次。
若该研究研发有成，这或许会是世界上第一款碳中和电池。
锂-二氧化碳电池研发不易，即使过去不断有人投入研究，还是没有制造出高效的锂-二氧化碳电池。二氧化碳活性低，需要高电压与昂贵金属催化剂的帮助，先前美国麻省理工也有投入相关研究，2018 年他们首次在没有金属催化剂状况下，把二氧化碳转化为碳酸锂（Li2CO3），只可惜该电池只能充放电 10 次而已。
通常锂-二氧化碳电池在放电时会产生碳酸锂和碳，充电时能重复利用碳酸锂，问题在于，碳会堆积在催化剂上，最终让电池故障。论文第一作者兼 UIC 工程学院研究生 Alireza Ahmadiparidar 表示，碳堆积不仅会降低电极催化剂的活性，也会阻止二氧化碳扩散（diffusion），使电池在充电状态下发生电解质分解。
对此，UIC 团队提出一项解决方案，将二硫化钼奈米薄膜结合到阴极催化剂中，提高阴极再利用碳酸锂与碳的性能，同时也用离子液体和二甲基亚砜制出新型混合电解质，这样一来电池在充放电时就能生成多成分复合物，使碳自然地混入其中，不会在催化剂上成为挡路的障碍。
目前团队已成功打造出电池原型，充放电次数高达 500 次、每循环电容量为每克 500 mAh，UIC 机械与工业工程副教授 Amin Salehi-Khojin 表示，团队独特的材料组合将有助于打造更高效、长寿的碳中性锂-二氧化碳电池。
纵使该研究距离商业化还有一段距离，但团队认为锂-二氧化碳电池未来将能助电动车、电池储能系统一臂之力，同时也能提供另一种转化二氧化碳的方法，进一步降低大气中的二氧化碳含量。目前研究已发表在《Advanced Materials》。
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（首图来源：shutterstock）
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