近日，西安交通年夜学于锂-二氧化碳电池研究范畴取患上新进展。研究结果发表于《进步前辈功效质料》上。
实现“双碳”方针亟需立异性碳中及技能，而二氧化碳的高效使用是要害冲破口。锂-二氧化碳电池以温室气体二氧化碳作为能源载体，理论能量密度高达1876 Wh kg-1，兼具碳固定与储能的两重功效，为能源布局调解提供了新路径。此外，于火星探测范畴，该技能更具战略意义——火星年夜气富含二氧化碳（占比跨越95%），若实现其电化学高效转化，可成立“原位资源-能源”轮回体系，年夜幅降低载人使命对于地球补给的依靠，对于鞭策深空探测的可连续成长具备深远意义。然而，当前锂-二氧化碳电池的现实运用还有面对多重挑战，包括高过电位、轮回不变性差、倍任性能不足以和因为放电产品Li?CO?宽带隙特征致使的有限放电容量，CO?反映动力学缓慢进一步加重了这些问题，是以开发高效正极催化剂势于必行。合理的催化剂设计可加快CO?转化动力学、降低过电位、提高能量转换效率并加强轮回三木SEO-不变性，从而鞭策Li-CO?电池的实用化。
示用意。西安交通年夜学供图 ?
针对于上述难题，西安交通年夜学何雅玲院士、郗凯传授团队联袂吉林年夜学徐吉静传授提出了一种基在d-p轨道杂化调控的新型催化设计计谋。经由过程调控过渡金属与硫族元素间的电子耦合，显著优化Li-CO?电池氧化还有原反映动力学。研究以锰基硫族化物（MnX, X=O, S, Se）为模子系统，联合密度泛函理论（DFT）计较与试验验证，体系展现了阴离子化学对于电子布局和催化机能的影响纪律。
成果发明，Mn与S之间的d-p轨道杂化作用最强，可有用晋升金属中央电子密度，降低CO?活化与Li?CO?分化能垒，从而显著加快反映动力学。这类催化计谋使Li-CO?电池于100 mA g?1电流密度下实现了高达19782 mAh g?1的优秀放电容量，并于500 mA g?1前提下揭示出跨越430圈的精彩轮回不变性。
这项研究不仅提出了基在d-p轨道杂化调控的催化计谋，有用加快了Li-CO?电池中CO?及Li?CO?的氧化还有原反映动力学，也为其他金属-二氧化碳电池的催化质料设计提供了主要思绪。
相干论文信息：https://doi.org/10.1002/adfm.202514223
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