锂-二氧化碳（Li-CO₂）电池具有高理论能量密度和二氧化碳利用能力，被视为火星探测任务中有前景的候选电池体系。然而，这类电池仍面临诸多挑战，如循环寿命有限以及因负极降解引发的严重极化问题。负极降解现象常被忽视，且其潜在机制尚不明确。
在此，清华大学深圳国际研究生院周光敏团队提出了一种针对半密闭系统和高充电电压所引入水分子的环境氛围诱导型保护策略。该保护层通过原位聚合形成，并能与水分子发生相互作用，进而引发进一步聚合，从而抑制副反应，显著延长电池寿命。配备受保护负极的Li-CO₂电池能够实现超过1000小时。
图1. 机制探究
总之，该工作通过实验观察与理论计算相结合的方式，识别并揭示了 Li-CO₂ 电池中锂负极的失效机制。锂负极的劣化始于环境中或分解的电解液中存在的微量水分，这些水分会引发固体电解质界面膜（SEI）的形成与转变，进而消耗活性锂。
基于所提出的反应机制，本工作实施了一种与水分子相互作用的、大气响应型保护策略，以抑制有害的副反应，从而将电池的寿命延长至超过 1000 小时。因此，该项研究不仅为理解 Li-CO₂ 电池中锂负极的基本劣化过程提供了见解，还为提升 Li-CO₂ 电池的稳定性提供了一种切实可行的方法。
图2. 电池性能
An Atmosphere-Responsive Protective Strategy Based on Deciphering the Anode Degradation Mechanism in Li-CO2 Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2025 DOI: 10.1002/anie.202507865
周光敏，副教授，博士生导师。2014年博士毕业于中国科学院金属研究所，导师为成会明院士和李峰研究员。2014-2015年于美国UT Austin从事博士后研究，合作导师为Arumugam Manthiram教授。2015-2019年在斯坦福大学崔屹教授课题组从事博士后研究。主要研究方向为电化学储能材料及器件与电池回收，已发表论文150余篇，其中第一作者及通讯作者论文包括Nature Nanotechnology, Nature Energy, Chemical Reviews，Nature Communications, Science Advances, PNAS，Advanced Materials等。
论文被引用 28800多次(Google Scholar)，38篇入选ESI高被引论文，H-index为72，2018-2021连续4年入选科睿唯安全球高被引科学家。著作书籍Design, Fabrication and Electrochemical Performance of Nanostructured Carbon Based Materials for High-Energy Lithium-Sulfur Batteries以及≤Graphene Science Handbook≥书中章节一章。
担任期刊Energy Storage Materials副编辑/科学执行编辑及多个期刊青年编委，入选海外高层次人才（青年），目前承担国家科技部重点研发项目（课题负责）、国家自然科学基金面上项目等，获得包括侯德榜化工科学技术奖青年奖、广东省材料研究学会青年科技奖、能源存储材料青年科学家奖、中国科学院院长特别奖、中国科学院优秀博士论文、Materials Today Rising Star Awards等奖励。