ضبط مسار الاختزال الكهروكيميائي لثاني أكسيد الكربون لأداء عالي لبطارية ليثيوم-ثاني أكسيد الكربون

الملخص إن إنتاج Li₂CO₃/C من خلال تفاعل اختزال ثاني أكسيد الكربون في أنظمة غير مائية هو عملية معقدة تتضمن أربعة إلكترونات ومتعددة الخطوات، ووجود intermediates لفترة قصيرة لا يسهل ملاحظته، مما يسبب صعوبات كبيرة في توضيح وتنظيم مسار اختزال ثاني أكسيد الكربون. هنا، يمكن لمادة الفيروسيئين (Fc) كمضاف وظيفي في الإلكتروليت أن تثبت الوسائط المنصرفة وتفضل حدوث مسار التفاعل ذو الإلكترونين خلال اختزال ثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي إلى تشغيل أكثر استقرارًا لبطارية ليثيوم-ثاني أكسيد الكربون؛ مع مساعدة Fc، يتم أيضًا توضيح مسار اختزال ثاني أكسيد الكربون في بطارية ليثيوم-ثاني أكسيد الكربون. تؤكد تحليلات الحسابات النظرية مع ملاحظات توصيفية تجريبية أن Fc يمكن أن تقصر المسافة الناتجة عن اختزال ثاني أكسيد الكربون من خلال التفاعل مع ثاني أكسيد الكربون وتأثيرها على بيئة المذيب حول Li⁺، وتثبيت المنتجات الوسيطة لتوضيح مسار التفريغ. تعتبر فترة وجود الوسائط وعمق التفريغ للبطارية عوامل رئيسية تؤثر على مسار اختزال ثاني أكسيد الكربون. إن Li₂C₂O₄ الذي يتشكل من اختزال ثاني أكسيد الكربون عبر مسار الإلكترونين أكثر ملاءمة للتشغيل القابل للعكس لبطارية ليثيوم-ثاني أكسيد الكربون مقارنة بـ Li₂CO₃/C من خلال مسار الأربعة إلكترونات. توفر هذه الدراسة إلهامًا لتوضيح آلية التفاعل وتنظيم مسار اختزال ثاني أكسيد الكربون لتحسين الأداء الكهروكيميائي لبطارية ليثيوم-ثاني أكسيد الكربون في المستقبل.