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可充電堿金屬-CO₂電池結合了高理論能量密度和環境友好的CO₂固定能力，引起了全世界的關注。不幸的是，它們的電化學性能通常較差于實際應用。

近日，為了揭示根本原因，內蒙古大學ZiyangGuo，青島科技大學Xiao Zhang，中科院青島能源所Fu Sun，崔光磊研究員結合使用先進的無損和事后表征工具來深入研究 Li/Na?CO₂ 電池的失效機制。

文章要點

1）研究發現，在過電壓上升和電池性能衰減的過程中，隔膜與Li/Na負極之間形成了一層多孔界面層。

2）研究人員設計了一系列對照實驗，以確定控制Li/Na陽極形貌演變的潛在機制，發現CO₂增效劑促進了Li/Na化學腐蝕，而有害的電偶腐蝕和電化學循環條件進一步促進了這一過程。

3）詳細的成分分析表明，不同條件下形成的界面層在種類上是相似的，主要區別是數量不一致。理論計算結果不僅表明了CO₂和電解質溶劑之間的內在分子間親和力，而且還提供了熱力學上最有利的CO₂反應途徑。在此基礎上，討論了堿金屬?CO₂電池進一步發展的重要意義。

這些發現不僅從根本上豐富了我們對可充電堿金屬?CO₂電池失效機理的認識，而且為保護金屬陽極構建高可逆堿金屬?CO₂電池提供了方向。

參考文獻

Jie Lu, et al, Synergistic Effect of CO2 in Accelerating the Galvanic Corrosion of Lithium/Sodium Anodes in Alkali Metal?Carbon Dioxide Batteries, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c02329

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c02329