本书深入探讨了金属-二氧化碳（M-CO2 ）电池这一新兴能源存储技术的工作原理、性能优化及应用前景。全书共7章，第1章从宏观角度概述其发展历程、特点及面临的机遇与挑战，提供该领域的全景视角。第2章深入探讨工作原理，分析二氧化碳还原和氧化反应的关键步骤及影响因素。第3～5章聚焦正极催化剂、电解液及负极材料等关键部件，介绍最新研究进展与技术难题。第6章讨论产物的分析及表征技术，重点介绍反应路径分析方法。第7章介绍了金属-二氧化碳电池技术的未来发展方向与挑战，预测其在新能源、储能及碳减排中的应用前景。
本书不仅适合电池技术、能源存储及绿色能源领域的科研人员、工程技术人员阅读，也适合高等学校相关专业师生以及有志于从事新能源行业的读者阅读，旨在提供对金属-二氧化碳电池工作原理的深刻洞察，探讨其面临的挑战与未来发展潜力，为新能源体系的创新和发展提供重要的理论支持和技术指引。
第1章 概述001
1.1 金属-二氧化碳电池简介 002
1.1.1 发展历程 002
1.1.2 电池结构 003
1.1.3 电池分类 004
1.2 金属-二氧化碳电池的特点及应用 011
1.2.1 优缺点分析 011
1.2.2 失效原因分析 013
1.2.3 改进策略 013
1.2.4 应用前景 014
1.3 金属-二氧化碳电池面临的机遇与挑战 020
1.3.1 有机系碱金属-二氧化碳电池的关键问题 020
1.3.2 水系金属-二氧化碳电池的关键问题 022
参考文献 023
第2章 金属-二氧化碳电池工作原理027
2.1 有机体系金属-二氧化碳电池工作原理 027
2.1.1 纯二氧化碳气氛下L-i CO2 电池放电机制 027
2.1.2 纯二氧化碳气氛下L-i CO2 电池充电机制 030
2.1.3 氧气参与的L-i CO2 电池充放电机制 032
2.1.4 水参与的L-i CO2 电池充放电机制 035
2.1.5 金属-二氧化碳电池性能研究及影响因素 037
2.2 水系金属-二氧化碳电池工作原理 039
2.2.1 电极反应机制 040
2.2.2 水系Zn-CO2 电池充放电反应机理 042
2.2.3 水系Zn-CO2 电池设计原则 044
参考文献 045
第3章 金属-二氧化碳电池正极催化剂材料049
3.1 正极材料设计原则与注意事项 049
3.1.1 设计原则 049
3.1.2 设计注意事项 050
3.2 碱金属-二氧化碳电池正极材料 051
3.2.1 碳基催化剂 051
3.2.2 金属催化剂 056
3.2.3 金属有机骨架、共价有机骨架催化剂及其衍生物 073
3.2.4 单原子催化剂与新型催化剂体系 076
3.3 锌-二氧化碳电池正极材料 082
3.3.1 碳基催化剂 082
3.3.2 金属基催化剂 083
3.3.3 金属-碳基复合催化剂 085
3.3.4 单原子催化剂 090
参考文献 093
第4章 金属-二氧化碳电池负极材料102
4.1 负极材料设计原则与注意事项 102
4.2 金属-二氧化碳电池负极工作原理 103
4.2.1 有机系碱金属M-CO2 电池负极反应机制 103
4.2.2 水系Zn-CO2 电池负极反应机制 104
4.3 二氧化碳电池负极锂的设计与挑战 104
4.4 负极预金属化处理 105
4.4.1 插层型负极预金属化 106
4.4.2 合晶型负极预金属化 107
4.5 负极界面修饰 109
4.5.1 人造SEI 层 109
4.5.2 纳米界面工程 110
4.5.3 锂离子流量均匀化 110
参考文献 111
第5章 金属-二氧化碳电池电解质及隔膜114
5.1 有机电解液 114
5.1.1 碳酸酯类电解液 114
5.1.2 醚类电解液 115
5.1.3 其他有机电解液 117
5.1.4 离子液体电解液 123
5.2 水系电解液 126
5.2.1 传统水系电解液 126
5.2.2 高浓度水系电解液 126
5.3 固态电解质 128
5.3.1 准固态电解质（凝胶电解质） 128
5.3.2 全固态电解质 131
5.3.3 熔融盐电解质 135
5.4 电解液添加剂 138
5.5 隔膜 145
5.5.1 玻璃微纤维滤纸隔膜 145
5.5.2 聚电解质复合物隔膜 145
5.5.3 固态电解质隔膜 146
参考文献 146
第6章 金属-二氧化碳电池表征与失效分析151
6.1 固体产物的组分及结构分析 151
6.1.1 固体产物形貌的SEM 分析 151
6.1.2 固体产物形貌的原位TEM 分析 155
6.1.3 固体产物原位Raman 及SERS 分析 158
6.1.4 固体产物原位X 射线衍射（XRD）分析 163
6.1.5 固体产物原位红外分析 165
6.1.6 固体产物的原位APXPS 分析 166
6.2 气体产物的组分及气体消耗-生成速率分析 169
6.2.1 原位DEMS 分析 169
6.2.2 气体消耗-生成量计算 169
6.2.3 气体产物的同位素分析 174
6.3 反应机制分析 178
6.3.1 反应路径的推断与验证 178
6.3.2 反应位点催化机理研究 179
6.4 金属-二氧化碳电池失效分析 184
参考文献 185
第7章 金属-二氧化碳电池技术发展展望188
7.1 金属-二氧化碳电池系统的设计 188
7.2 金属-二氧化碳电池中CO2 捕集与存储 189
7.2.1 金属-二氧化碳电池中CO2 捕集 189
7.2.2 金属-二氧化碳电池中CO2 存储 194
7.3 金属-二氧化碳电池技术发展展望 194
参考文献 196
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