西工大专家研制出新型电池 比锂电池续航时间提升7倍

新研制的锂-二氧化碳电池 本报记者 张彦刚 摄

近期由西北工业大学纳米能源材料研究中心谢科予教授团队所研究的锂-二氧化碳电池，比同等体量的传统锂电池提升了7倍，而且所用材料更加环保。该研究在各类电子产品、交通工具甚至航空、航天领域具有广阔的应用前景。

在谢科予教授的实验室，一块圆形的纽扣电池引起了记者的注意，别看它个头小， 这就是谢教授团队一直研究的“锂-二氧化碳电池”。仔细观察发现电池的一侧并非封闭结构，而是由许多孔洞构成。据谢教授介绍，与目前已经大量商业化应用的锂电池相比，锂-二氧化碳电池最大的优势就是具有更高的能量密度。实验数据显示，其容量比是锂电池的7倍，假设我们现在使用的手机电池可以续航3天，未来使用同等重量同等体积的锂-二氧化碳电池或许可以使用21天甚至更久。

它的另一个优势就是利用二氧化碳气体提供电能，可谓是变“废”为宝。同时在整个能量转换过程中，比传统的锂电池更加绿色环保。

锂-二氧化碳电池具有巨大的发展潜力及应用价值，作为金属气体电池家族之一，其工作原理与传统电池相比都是全新的。谢科予教授团队从催化反应机理和电极的宏观设计入手解决这一难题。

由于之前没有做过此类研究，一切都是从零开始，从基础的实验体、实验条件方案到测试的设备装置都需要团队自己搭建。“我们摸索了一整年才把工艺搞清楚。”项目组成员王辉说。

团队攻克了在实验中遇到的诸多问题，设计了一种具有强界面电子相互作用的硫化锌量子点——氮掺杂石墨烯双向催化剂，首次将界面相互作用引入锂-二氧化碳电池，并深入揭示其作用机制。锂-二氧化碳电池的电化学性能得到了大幅度提升。

根据实验数据，目前谢科予教授团队所研究的锂-二氧化碳电池已经具备了在某些特定环境中应用的能力。“后续我们可能会围绕锂金属负极方面做一些保护，更好地提高电池的循环效率。”团队成员周丽娇称。除此以外，团队未来还将试图用固体聚合物替代现有的电解液，为锂-二氧化碳电池提供更多应用场景。