由于K₂CO₃分解较困难和不可控的枝晶生长，金属K-CO₂电池存在较大的极化和安全隐患等问题。

近日，南开大学陈军院士报道了以KSn合金为负极，含羧基多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）为正极催化剂，构建了一种可充电K-CO₂电池。

文章要点

1）相对较低的化学反应和无枝晶生长的KSn负极使得K-CO₂电池具有极高的安全性和稳定性。对于正极催化剂， –COOH基团的-COO^-阴离子具有与K₂CO₃相似的结构，可以通过强离子键与K₂CO₃相互作用，削弱K₂CO₃中的C=O键，从而促进K₂CO₃的分解。

2）实验结果显示，MWCNTs-COOH正极材料在100 mA g^-1时的放电容量高达3681 mAh g^-1，具有优异的循环性能（在800 mA g^-1下400次循环后过电位小幅增加0.89 V，可控容量为500 mAh g^-1），以及良好的倍率性能（高达2000 mA g^-1）。

3）基于几种原位和非原位技术的结合，研究人员揭示了该电池氧化还原机理，即4KSn + 3CO₂ ↔ 2K₂CO₃ + C + 4Sn。

这项工作为开发高度稳定和安全的CO₂电池铺平了道路。

参考文献

Yong Lu, et al, Rechargeable K–CO₂ Batteries with KSn Anode and Carboxyl-Containing Carbon Nanotube Cathode Catalyst, Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202016576

https://doi.org/10.1002/anie.202016576