金屬-CO₂ (Metal=Li，Na，K)電池是利用過量釋放的二氧化碳排放到電化學(xué)儲能裝置中的一種有吸引力的策略。其中，K-CO₂電池以其高電位(2.48 V)、高能量密度和地球上豐富的鉀資源成為一種很有前景的儲能系統(tǒng)。盡管最近報(bào)道了第一個(gè)可充電的K-CO₂電池，但由于金屬鉀的活性，其循環(huán)穩(wěn)定性和電化學(xué)機(jī)理仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能令人滿意。

近日，電子科技大學(xué)王斌（通訊作者）等人在材料研究頂級期刊Adv. Funct. Mater.上發(fā)表了題為”Artificial Solid-Electrolyte Interphase and Bamboo-like N-doped Carbon Nanotube Enabled Highly Rechargeable K-CO₂ Batteries”的研究性論文。

穩(wěn)定K負(fù)極和K-CO₂電池運(yùn)行的電解液化學(xué)制備過程示意圖

作者采用人工表面膜的鈍化K負(fù)極和N摻雜的碳納米管正極，制備了高性能的K-CO₂電池。電池比放電容量高(9436 mAh g^?1)，倍率性能好，過電位間隙小(50 mA g^?1時(shí)為0.81 V)，循環(huán)壽命長(450次循環(huán)或3100 h)。

組裝的K-CO₂電池的電化學(xué)性能

此外，組裝成的纖維狀電池在不同的彎曲條件下具有57 h的長工作時(shí)間和穩(wěn)定的輸出。這項(xiàng)工作為未來空間探測中可能的CO₂循環(huán)利用提供了一種選擇。

B-NCNT正極的SEM和TEM圖像

Artificial Solid-Electrolyte Interphase and Bamboo-like N-doped Carbon Nanotube Enabled Highly Rechargeable K-CO₂ Batteries(Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202105029)