碳酸氢钠的电离方程式-熔融状态碳酸氢钠

“可呼吸”电池，其初级版本为锂-氧电池，它在放电时会从空气中摄取氧气，而在充电时则释放氧气，因此得名。相应地，这种新型的充钠-二氧化碳电池以金属钠作为负极，碳等材料作为正极。在运行过程中，它会从外界吸收二氧化碳，并在充电时释放。相较于锂-氧电池，这种电池的原料更为丰富，制备过程也更为简便。更重要的是，它能够有效地利用二氧化碳气体，从而推动绿色可持续发展。

钠-二氧化碳电池的开发面临一项主要挑战：金属钠负极容易形成枝晶，这可能导致电池短路并带来安全隐患。金属钠的制备过程通常需要电解熔融的氯化钠或氢氧化钠，这既耗能又可能产生污染。陈军课题组经过深入研究，克服了碳酸钠导电性差的问题。他们利用溶解析出法在多壁碳纳米管表面制备出碳酸钠复合材料，以此作为正极，导电碳作为负极，成功构建出无钠预填装的“可呼吸”钠-二氧化碳电池。

这种电池通过精确控制充电容量，可以有效抑制枝晶的形成，从而大大提高电池的安全性。经过测试，在截容量为0.3mAh/cm²的条件下，该电池在经过100次循环后仍能保持充电电压低于4V。课题组已经成功组装出容量为350mAh、能量密度达到183Wh/kg（基于整个电池质量）的单体电池。

由于碳酸钠在工业上易于制备，而碳在自然界中广泛存在，陈军课题组的研究成果避免了在电池中预先填充金属钠的步骤，这有助于降低电池的安全风险。这一发现为设计更安全的电池提供了一种新的思路。考虑到火星大气中95%的成分是二氧化碳，这种无钠预填装的“可呼吸”钠-二氧化碳电池有可能为火星探测提供一种电化学能源系统。