锂-二氧化碳电池关键材料的研究进展

顾 洋，王 朕，吴宏坤，肖 杰，曾晓苑

(昆明理工大学材料科学与工程学院，锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程实验室，云南省先进电池材料重点实验室，昆明 650093)

0 引 言

随着社会的快速进步和科技的不断革新，人类对能源的需求也越来越大，传统能源已经供不应求[1]。而且化石燃料在使用过程释放的温室气体(主要是CO2)所引起的日益严重的全球变暖已成为威胁人类生存的棘手问题[2-3]。因此，开发和利用高效的电能储存和转换系统引起了科学工作者们的极大关注。自20世纪90年代锂离子电池首次投入市场以来，锂离子电池以其电压高、体积小、质量轻、无污染、比能量高和循环寿命长等特点而受到人们的青睐[4]。它被应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等各种产品中，使无化石燃料社会成为可能，也奠定了无线通信发展的基础。但传统锂离子电池的能量密度低，不能满足未来电动汽车和电网储能等领域的需求[4]。因此，积极开发新型高效清洁的电化学储能装置是大势所趋，这也被视为可能解决能源需求和环境危机的方法之一。

图1 锂-二氧化碳电池结构示意图Fig.1 Schematic diagram of the lithium-carbon dioxide battery structure

自锂-二氧化碳电池实现可逆循环以来，取得了一系列的成就。但在电池的充放电和循环过程中仍存在着许多难题。例如：放电比容量低、充电电位高、循环稳定性差等。本文对锂-二氧化碳电池的几种关键的充放电机理进行了总结。在阴极催化剂方面进行了系统介绍，并提出其发展状况和面临的挑战。……