江汉大学/天津理工大学 刘喜正教授、华中科技大学李会巧教授等， ACS Energy Letters：痕量二氧化碳提升水系铁空气电池性能

第一作者：李子晗

通讯作者：习聪*，吴平丽*，李会巧*，刘喜正*

单位：天津理工大学，江汉大学，华中科技大学

铁空气电池由于铁资源丰富、成本低廉、安全性高等优势展现出广阔的应用前景。但传统铁空气电池因空气中的有害成分（水/二氧化碳）造成负极腐蚀等问题导致实际铁空气电池的性能不如纯氧环境中，因而二氧化碳一直被视为金属-空气电池的有害成分。本篇文章展示了性能优于纯氧环境下的铁空气电池，并揭示痕量二氧化碳对铁空气电池性能促进作用的机理。本文发现颠覆了 “CO₂对金属 - 空气电池有害” 的传统认知，为未来开发稳定、高效、可直接在实际环境中应用的空气电池，提供了全新的设计理念和坚实的理论基础。

近日，来自天津理工大学/江汉大学刘喜正教授、华中科技大学李会巧教授，在国际知名期刊ACS Energy Letters上发表题为“Unveiling the Promoting Effect of Trace CO₂on the Performance of Aqueous Fe-Air Batteries”的文章。该文章揭示了痕量二氧化碳在铁空气电池中的性能促进作用。

为了探究不同气氛对电池性能的影响，将组装好的电池分别置于环境空气（标记为FAB）、纯氧气（标记为FOB）和纯二氧化碳（标记为FCB）氛围中进行恒流充放电测试。令人意外的是，在环境空气中运行的FAB表现出了优于纯氧环境下FOB的性能。具体体现在：更低的极化过电位、更高的放电面容量、更长的循环寿命。

对比在不同气氛下的放电产物形貌，发现在纯氧环境中放电的正极表面被一层致密的、无定形的层状FeOOH完全覆盖。在空气中放电后的正极表面呈现出均匀分布的棒状FeOOH产物，这些棒状颗粒有序排列，构建出了疏松多孔的结构。这种结构有利于电解液的浸润和氧气的传输。且原位拉曼揭示了空气中放电产物中含有微量的FeCO₃，推测环境空气中微量CO₂参与了电极过程，并可能通过形成FeCO₃调控产物的生长形貌。

Unveiling the Promoting Effect of Trace CO₂ on the Performance of Aqueous Fe-Air Batteries

刘喜正教授简介：刘喜正，现为江汉大学教授，先后入选湖北省楚天学者、天津市青年特聘教授等。主要从事微小型高比能电源关键材料、器件设计及其在植入式医疗器件等领域应用相关研究。重点围绕电极内离子与电子协同快速传输、电极/电解质界面稳定接等目标，提出了多孔电极设计与原位固态化凝胶电解质相关策略，取得了一系列创新性研究成果。主持国家自然科学基金、省级自然科学基金等多项项目。以第一/通讯作者在Chem., Angew. Chem., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., ACS Cent. Sci., ACS Energy Lett. 等杂志发表论文90余篇，他引6100余次。

李会巧教授简介：李会巧，华中科技大学材料科学与工程学院教授，华中卓越学者。国家高层次人才特殊支持计划科技领军人才、国家高层次人才特殊支持计划青年拔尖人才、教育部新世纪优秀人才计划、湖北省百人计划特聘教授、湖北省楚天学者特聘教授、湖北省杰出青年。主要从事锂/钠离子电池、固态电池、柔性储能器件及电池微纳原位分析的研究。迄今在能源材料和储能技术领域申请发明专利26项，授权22项，发表SCI论文300余篇，论文被引用>19000次，H因子73，20篇论文入选ESI高倍引论文。以第一作者/通讯作者在Nature Materials, Nature Review Materials, Science Adv., Matter, Energy Environ. Sci., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater.，Adv. Energy Mater., J. Am. Chem. Soc.，Angew Chem. Int. Ed.等国际期刊上发表论文130余篇；主持国家级科研项目12项、省部级及企业合作项目10项；担任中国材料学会青委会委员、中国材料学会纳米材料与器件分会理事、中国金属学会材料科学分会理事等；担任《Chemical Synthesis》，《SmartMat》，《InfoMat》，《Chinese Chemical Letters》等7本期刊的编委或客座编辑；入选科睿唯安全球高被引科学家及全球前2%顶尖科学家榜单。