空气中的二氧化碳竟能提升电池性能？

材料牛注：研究人员采用一种新颖的电化学方法将二氧化碳转化为碳纳米管，并用得到的碳纳米管成功改善了电池的性能。

从发电厂排放废气或直接从空气中收集二氧化碳极其没有经济效益，然而乔治•华盛顿大学和范德比尔特大学的研究人员使用二氧化碳来制作高性能电池的原材料这一举措，却能刺激二氧化碳收集工业的发展。

据研究人员透露，新工艺在大规模制造碳纳米管上比现行工艺更具成本优势，此外它还可能是应对气候变化的有力武器。

收集和贮存二氧化碳不但成本高昂，而且对减排并无太大影响。碳捕获和封存技术并未达到巴黎气候协定时政府对它的预估，甚至可以说它是远远滞后预期的。在气体排放控制等气候政策缺失的情况下，二氧化碳工业是难以发展的。

如果二氧化碳可以转变一个高价值的产品，那么该行业的情况或许会有好转。研究人员此前早已能将二氧化碳转变为液体燃料（如甲醇），然而这些产品却是低价的产品。该研究团队的一位教授说到，从电池成本的角度考虑，新工艺能使每千克二氧化碳转化的产物的价值是甲醇的6倍以上。

用碳纳米管代替常用的石墨阳极可以提高先进电池的存储容量。在实验室概念测试中，Licht和他的同事们发现，该工艺制得的碳纳米管对小型锂离子电池的容量有微小的提升，而钠离子电池的容量几乎提升了两倍以上。这也意味一个新兴的储能技术的出现。

新的研究成果建立在Licht去年提出一个基础工艺之上，基本物料是熔融碳酸锂和氧化锂。溶解在碳酸锂的氧化锂与二氧化碳结合，从而得到更多的碳酸锂。当浸入在熔融碳酸锂中的两个电极被施加电压时，其内发生电化学反应，从而产生了氧气和纯碳纳米纤维。反应的能量源于由红外光和可见光组成的高密度太阳能。

在这种情况下，该研究团队希望对反应过程有更精确的控制。通过调整各种参数，他们生产的碳纳米管能“量身定做”锂离子和钠离子电池中的阳极材料。在实验室测试中，含有新阳极的电池在多次循环充电中性能保持稳定。

Licht还提出了一种适应天然气发电厂发电系统的设计，该设计能直接在发电厂捕获大量的二氧化碳，并将其转换成碳纳米管和纯氧气。所得的氧气可以作为助燃剂，而且发电厂也没有二氧化碳排放。

在不久的将来，Licht的研究团队打算展示该工艺制得碳纳米材料（如中空碳纳米管和固态碳纳米纤维）的压缩强度，他们甚至试图从这些材料中寻找电池的外壳及车身的原材料。

本文参考地址：how-carbon-dioxide-from-the-air-can-boost-batteries

感谢材料人网编辑部李拓提供素材