空氣中的二氧化碳竟能提升電池性能？

材料牛注：研究人員采用一種新穎的電化學方法將二氧化碳轉化為碳納米管，并用得到的碳納米管成功改善了電池的性能。

從發電廠排放廢氣或直接從空氣中收集二氧化碳極其沒有經濟效益，然而喬治?華盛頓大學和范德比爾特大學的研究人員使用二氧化碳來制作高性能電池的原材料這一舉措，卻能刺激二氧化碳收集工業的發展。

據研究人員透露，新工藝在大規模制造碳納米管上比現行工藝更具成本優勢，此外它還可能是應對氣候變化的有力武器。

收集和貯存二氧化碳不但成本高昂，而且對減排并無太大影響。碳捕獲和封存技術并未達到巴黎氣候協定時政府對它的預估，甚至可以說它是遠遠滯后預期的。在氣體排放控制等氣候政策缺失的情況下，二氧化碳工業是難以發展的。

如果二氧化碳可以轉變一個高價值的產品，那么該行業的情況或許會有好轉。研究人員此前早已能將二氧化碳轉變為液體燃料（如甲醇），然而這些產品卻是低價的產品。該研究團隊的一位教授說到，從電池成本的角度考慮，新工藝能使每千克二氧化碳轉化的產物的價值是甲醇的6倍以上。

用碳納米管代替常用的石墨陽極可以提高先進電池的存儲容量。在實驗室概念測試中，Licht和他的同事們發現，該工藝制得的碳納米管對小型鋰離子電池的容量有微小的提升，而鈉離子電池的容量幾乎提升了兩倍以上。這也意味一個新興的儲能技術的出現。

新的研究成果建立在Licht去年提出一個基礎工藝之上，基本物料是熔融碳酸鋰和氧化鋰。溶解在碳酸鋰的氧化鋰與二氧化碳結合，從而得到更多的碳酸鋰。當浸入在熔融碳酸鋰中的兩個電極被施加電壓時，其內發生電化學反應，從而產生了氧氣和純碳納米纖維。反應的能量源于由紅外光和可見光組成的高密度太陽能。

在這種情況下，該研究團隊希望對反應過程有更精確的控制。通過調整各種參數，他們生產的碳納米管能“量身定做”鋰離子和鈉離子電池中的陽極材料。在實驗室測試中，含有新陽極的電池在多次循環充電中性能保持穩定。

Licht還提出了一種適應天然氣發電廠發電系統的設計，該設計能直接在發電廠捕獲大量的二氧化碳，并將其轉換成碳納米管和純氧氣。所得的氧氣可以作為助燃劑，而且發電廠也沒有二氧化碳排放。

在不久的將來，Licht的研究團隊打算展示該工藝制得碳納米材料（如中空碳納米管和固態碳納米纖維）的壓縮強度，他們甚至試圖從這些材料中尋找電池的外殼及車身的原材料。

本文參考地址：how-carbon-dioxide-from-the-air-can-boost-batteries

感謝材料人網編輯部李拓提供素材