鈉-二氧化碳電池

“可呼吸”電池初級版本是鋰-氧電池，放電時從空氣中獲取氧氣，充電時再放出氧氣，因此被稱為“可呼吸”電池。由此衍生出的可充鈉-二氧化碳電池一般以金屬鈉為負極，碳等材料為正極，放電時從外界獲取二氧化碳，充電時再放出二氧化碳。

與鋰-氧電池比，這類電池原料豐富、製備方便，還資源化利用二氧化碳氣體，實現綠色可持續發展。 ^[1] 

碳酸鈉在工業上製備容易，碳在自然界中廣泛存在，陳軍課題組研究成果避免了負極金屬鈉的預填裝，能有效降低電池的安全隱患，為安全電池設計提供了一種新思路。此外，火星大氣中含有95%的二氧化碳，這一無鈉預填裝“可呼吸”鈉-二氧化碳電池有望為火星探測提供一種潛在電化學能源系統。 ^[2] 

鈉-二氧化碳電池開發存在一大難點：過量的金屬鈉負極容易形成枝晶，導致電池短路帶來安全隱患，且金屬鈉製備主要是通過電解熔融氯化鈉或氫氧化鈉，能耗污染大。陳軍課題組克服了碳酸鈉導電性差等難點，以溶解析出法在多壁碳納米管表面上製備出碳酸鈉廉價複合材料，並以此作正極，導電碳作負極，首次構建出無鈉預填裝“可呼吸”鈉-二氧化碳電池。該電池通過對充電容量控制可成功抑制枝晶形成，安全性大大增強，經測試在截容量為0.3mAh/cm2的條件下，循環100圈後仍能保證充電電壓低於4V，課題組已組裝出容量為350mAh、能量密度為183Wh/kg（基於整個電池質量）的單體電池。 ^[1]