最近，中国科学院长春应化所张新波团队在Angew上发表文章“TheStabilizationEffectofCO2ChemistriesinLi-O2/CO2Batteries”，文中对CO2的作用进行了更加全面的研究，作者发现CO2对锂氧电池起到了非常积极的作用，能够稳定正负极和电解液，从而实现了Li-O2/CO2电池的超长循环（圈），而且CO2加到钠氧电池和钾氧电池中也能够提升电池的性能。这刷新了我们对CO2的认识，CO2从“魔鬼”变成了“天使”，这到底是怎么一回事呢？
图文导读图1可充性验证和放电方程式的确定
碳酸锂的问题就是难以分解，因此在正极处使用合适的催化剂是至关重要的。本文采用的是Pd/CNT催化剂，它能够诱导碳酸锂的生长为薄膜或者无定形状，因此分解也更加容易一些。图1A-E主要是通过红外、拉曼和SEM确定了放电产物的可充性，即碳酸锂确实能够被分解。图1F、G是锂氧电池和O2/CO2中的原位压力测试，用来定量容量与消耗气体的关系，证实了放电产物只有Li2CO3。
图2负极的表征和稳定性测试
图2A是Li-O2电池和Li-O2/CO2电池的对比，主要是负极一侧的不同，Li-O2电池中，负极会被严重地腐蚀、开裂、粉化，而O2/CO2中，负极表面能形成一层Li2CO3能够有效地保护负极，而且这个保护层还是可以自修复的，一旦内部再次被腐蚀，CO2能够再次将腐蚀部分转化成Li2CO3，使得负极再次稳定。图2B-E是对负极的表征，证明Li2CO3的存在。图2F是将循环后的负极放到空气中，测试其稳定性，可以看到O2/CO2中循环后的电池负极是最稳定的。图2G是将在O2/CO2中循环后的电池，放到氧气下循环，可以看到腐蚀现象明显减弱，这证明了负极的稳定性。
图3电解液的稳定性测试
图3主要是测试电解液的稳定性，图3A是CO2捕获超氧根的示意图，超氧根（O2-）是锂氧电池中的一种重要的中间体，它具有攻击性，能够与电解液和正极反应，它还是单线态氧的来源，因此要稳定锂氧电池，必须要解决超氧根的问题。图3B,C是利用旋转环盘电极测试在CO2的存在下是否还能在环上检测到超氧根的氧化电流，结果显示（图3C)，环上没有超氧根的氧化电流，证明了CO2成功捕获了超氧根。图3D，E证明了电解液在Li-O2/CO2电池循环过程中的稳定性，这正是因为超氧根被捕获，其进攻电解液的能力大大降低，而Li-O2电池的电解液在同样的测试条件下表现出了不稳定的特征。
图4正极的稳定性测试
接下来作者又进行了正极的测试，从图4A,B可以看出，在循环10圈和50圈前后，Pd/CNT具有更好的稳定性，副产物更少，这也与下面的SEM相对应。这得益于CO2引入捕获了具有攻击性的超氧根，对正极的稳定起到了促进作用。50圈以后，Pd/CNT上没有明显的副产物的峰，充电之后仍能清楚看到正极的表面CNT的结构。
图5Li-O2/CO2电池性能的测试
最后作者进行了电池性能的测试。从图5A，B可以看到Pd/CNT具有更高的比容量，以及更低的阻抗，图5C和D是在不同容量下的循环性能，在mAh/g下，电池能够循环圈，在mAh/g电池能够循环圈。最后作者对比了这种Li-O2/CO2电池和Li-O2电池的一些性质，前者在稳定性/循环性能等诸多方面具有优势。
总结展望本文全面地研究了CO2的引入对锂氧电池正极、负极、电解液的影响，结果表明，CO2的引入能够给整个电池体系带来更好的稳定性，同时解决了正极、负极、电解液不稳定的问题，为人们深入认识CO2的影响提供了另一个视角，也推动了锂氧到锂空的进程。原文链接：
