EV電池｜碳吸附電池邁向商用化：電池每公斤吸收18.5公斤CO₂的潛力

2025年5月27日（優分析產業數據中心）

英國薩里大學（University of Surrey）團隊最新研究讓「會吸碳的電池」—鋰-二氧化碳（Li-CO₂）電池。不僅可儲存高密度電能，更可於放電過程中直接捕捉空氣中的二氧化碳，轉化為碳酸鋰（Li₂CO₃），形同結合儲能與碳捕捉的雙重功能系統。

Li-CO₂電池

Li-CO₂電池自幾年前對鋰空氣電池的研究，原本CO₂被視為妨礙反應的污染物，但研究人員意外發現它不僅提高電池容量，還可產生穩定的碳酸鋰（Li₂CO₃）副產物，從此開啟Li-CO₂電池研發潮。

基本運作原理是在電池正極引入CO₂氣體，與溶液中鋰離子反應，實現四電子交換反應，產生高能量密度與電壓表現。

從碳捕捉角度來看，粗略估算每公斤催化劑可吸收約18.5公斤CO₂，相當於汽車行駛100英里所排放的碳量，可能成為未來「行駛即減碳」的核心技術之一。

商轉挑戰

Li-CO₂電池面臨的最大瓶頸在於「循環壽命」，目前電池僅能達到不到100次循環，遠低於鋰離子電池普遍1,000～10,000次的商用標準，碳酸鋰的還原需額外能量，導致「過電位」高、充電耗能大。

傳統上須依賴昂貴稀有金屬催化劑如釕（Ru）與鉑（Pt）來降低這道能耗門檻，造成成本過高，限制規模化應用。

團隊開發出一種新型催化劑—磷鉬酸銫（caesium phosphomolybdate）不僅成本較低且能於常溫下製造，成功延長電池壽命至107次循環，提升電容量為鋰電池的2.5倍，同時降低過電位至0.67伏，距離商用標準（<0.3伏）已大幅接近。

材料替代、壓力測試

下一階段目標是替代催化劑中的銫成分，進一步降低成本與擴大量產可能性。也將進行實際環境壓力測試，模擬從地球大氣（0.0004 bar）到汽車尾氣（0.1 bar）、乃至火星大氣（0.006 bar）等多種情境下的表現。

為解決電解液揮發與充電效率問題，研究將朝向模擬燃料電池設計，引入CO₂流動機制與具選擇性氣體滲透的電池外殼設計，並嘗試最佳化內部幾何結構以加速催化反應。

若未來研究能實現超過1,000次循環壽命、過電位降至0.3伏以下，並完全取代稀有金屬成分，Li-CO₂電池將可能廣泛應用於交通載具、固定儲能、碳捕存設備，

甚至成為火星殖民與探測設備的能源基石（火星大氣中 95% 含有二氧化碳）未來關鍵在於，電池在不同壓力下的充電容量與循環穩定性是否足夠支撐長期使用。