先进能源材料化学教育部重点实验室（南开大学） Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry, Ministry of Education (Nankai University)

    Li-CO2电池不仅可以减少化石燃料的消耗，减弱CO2的温室效应，而且可望为未来火星(其大气中含有95%的CO2)探测乃至移民提供能源。然而Li-CO2电池的电化学性能仍需提高。Li-CO2电池的总反应为：4Li +3CO22Li2CO3+C。放电过程中正极会产生Li2CO3和无定形C。充电时当充电电压高于3.8V时，Li2CO3会自分解产生副反应，这些副反应产物的存在会导致电解液和正极材料的退化。当Ru催化剂存在时，会抑制副反应的发生，同时促进放电产物Li2CO3和C之间的反应。在之前报道过的研究中，金属纳米颗粒、金属有机框架材料和碳材料等都有较好的电化学性能，但是Li2CO3的自分解反应都会影响催化剂的稳定性，如金属纳米颗粒作为空气正极催化剂在多周循环过后会团聚和掉落。因此需要设计出高效的空气正极催化剂来解决副反应问题和保持催化剂的稳定性。

    近日，信阳师范学院张彰博士团队与先进能源材料化学教育部重点实验室周震教授合作提出Ru-Cu纳米颗粒共同高分散在石墨烯上(Ru-Cu-G)的空气正极可有效解决这一问题。这两种金属并不是以合金的形式存在，而是单独高分散在石墨烯上。通过Ru-Cu纳米颗粒的协同作用，实现了Li-CO2电池超低的过电位以及较高的循环稳定性。在截止容量为1000mAh g-1，电流密度为200mA g-1的条件下，可以稳定循环100周，并且过电压<0 .88v。甚至在400ma g-1的电流密度下也可以稳定循环100周，过电压<1.56v，优于之前已有报道。