新型电解质体系助力Li-CO2电池“登上”火星

近日，复旦大学复旦大学彭慧胜与王兵杰等人使用金属锂为负极，1,3-二氧戊环（DOL）为电解液溶剂、双三氟甲磺酰亚胺基锂（LiTFSI）为电解质锂盐设计了一种新型电解质体系，基于此电解质体系，使用铱基正极实现了锂二氧化碳（Li-CO₂）电池在超低温环境下的高效工作。

锂二氧化碳电池是一种具有吸引力的能量存储系统，不同于大部分锂空气电池需在高纯氧中运行的条件，锂二氧化碳电池以温室气体二氧化碳作为反应气体，参与氧化还原反应，具有能量转化和环境友好的双重作用。

锂二氧化碳电池的能量密度是普通锂离子电池的七倍以上，又能够在高二氧化碳浓度等极端环境下工作，研究人员设想这种被称为“可呼吸的电池”或许能够用于二氧化碳浓度高达96%的火星上。不过前提是，要克服火星平均温度-60℃以下的低温环境。于是，研究人员设计出了这种新型电解质体系。

该电解质体系具有超低的凝固点、高离子电导率以及优异的低温电化学稳定性，再加上铱基正极对于CO₂还原反应和CO₂析出反应的优异催化能力等优势，使锂二氧化碳电池在超低温环境下高效工作成为可能。

经过试验，该电池具有优异的电化学性能和出色的稳定性。在-60℃的超低温环境下，在100mA/g的电流密度下钳制每周容量为500mAh/g时其深度放电容量高达8976mAh/g且能够稳定循环超过150周，对应工作时长为1500小时。这为其在火星上工作提供了可能性。

参考文献：Jiaxin Li et al, Li‐CO2 Batteries Efficiently Working at Ultra‐Low Temperatures, Advanced Functional Materials, 2020 DOI: 10.1002/adfm.202001619