南京师范大学李亚飞、王彧课题组对锂-二氧化碳(Li−CO2)电池的放电机理研究（特别是从理论计算的角度）进行了简要概述。该工作分析了影响放电中间体选择性的主要因素，强调了表面锂化机制在CO2弱吸附体系中的重要性，总结了电解质对反应机理的影响，并讨论了Li++e−化学势计算中存在的问题。
图1 Li−CO2电池放电过程典型的反应路径
Li−CO2电池因其工作电压和理论能量密度以及固定温室气体CO2的能力而备受科学界关注。然而，复杂的多电子步和惰性的CO2导致了放电产物的多样性和缓慢的反应动力学。尽管基于先进的实验表征和理论计算手段在该问题上给出了许多解答，但潜在的机理以及影响放电产物选择性的基本因素仍不明确。此外，Li++e−化学势μ(Li++e−)模型的选取对理论工作中限制电压的计算产生影响，目前仍有争论。
基于以上问题，本工作强调了具有弱CO2吸附的催化剂可能发生表面锂化机制。CO2分子本身的惰性导致许多催化剂难以对其进行有效活化，因此反应过程中需要借助吸附的锂表面物种(*Li)激活，方能进行后续还原反应。对于碳物种的形成，领域内认为的关键步骤（如*CO+*CO2→*CO3和*C）通常呈现极高的反应能垒，很难发生；作为替代，许多催化剂表面可能进行*Li2O中间体介导的反应机制。此外，电解质的种类也会对反应路径产生影响。例如，弱吸附体系在高供体数电解质环境下倾向于发生溶液介导路径，该过程通常会涉及到草酸盐中间体的形成。此外，该工作指出如果将μ(Li++e−)定义为0，会使得理论限制电压计算结果偏高；理论上，该数值应与体相锂的化学势有关。该篇concept论文阐述了Li−CO2电池的放电机制，将有助于推动未来相关的实验和理论研究。
论文信息
Mechanistic Insights into the Discharge Processes of Li−CO2 Batteries
Xinxin Zhang, Tingting Luo, Prof. Yu Wang, Prof. Yafei Li
Chemistry – A European Journal
DOI: 10.1002/chem.202400414
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Chemistry – A European Journal
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