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    我校王建成教授团队在锂-二氧化碳电池二电子反应路径方向取得最新进展

    发布时间:2025-04-22 来源:环境科学与工程学院 作者:李雪莲

    近日,我校环境与生态学院、大气复合污染识别与控制山西省重点实验室王建成教授带领团队在锂-二氧化碳电池研究方向,首次基于扩层结构和富缺陷MXene柔性电极实现以草酸盐为产物的二电子反应路径,有效克服了传统碳酸盐路径的能耗高和通道堵塞问题。相关研究成果在国际顶级期刊《Advanced Materials》上发表题为“Interlayer Expanded MXene Film Cathodes with Rich Defects for Flexible 2-Electron Oxalate-Based Li-CO2 Batteries: A New Path to Enhanced Energy Efficiency and Durability”的研究论文。

    在全球加速推进碳中和的背景下,能源存储技术的变革正成为实现绿色低碳发展的核心驱动力。锂-二氧化碳电池因具备高达1876 Wh/kg的理论能量密度,以及可直接利用CO2气体的优势,被认为是下一代高能效储能体系的理想候选。然而,该类电池在实际应用中面临反应动力学缓慢、放电产物堆积等难题,严重制约了其循环稳定性和能效表现。

    图1. 反应路径分析

    为攻克上述难题,研究团队另辟蹊径,通过层间工程与缺陷调控,成功突破了MXene基锂-二氧化碳电池在活性、稳定性和柔性设计的关键难题,构建了兼具高性能、长寿命与柔性锂-二氧化碳电池的开发提供了关键技术支撑,显著拓展了MXene材料在能源存储领域的应用。结合原位表征与基于密度泛函理论计算方法深入探究电池反应路径及性能提升的内在机制,显著提升CRR/CER的可逆性并降低过电位。并首次揭示二电子反应路径的稳定机制,为设计高效催化剂提供了全新的理论依据与思路。论文第一署名单位为长征娱乐,青年教师李雪莲与硕士研究生王璇为共同第一作者。

    面向未来,这一成果有望为零碳能源系统与柔性电子产业注入强劲动能,助力碳中和目标实现。

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