他们通过演示如何将用于电动汽车的锂离子电池中使用的石墨电极替换为从大气中回收的碳材料来实现这一目的。

将二氧化碳气体转化为电池的配方在题为“环境二氧化碳用于环境可持续的锂离子和钠离子电池阳极的碳纳米管”的论文中有所描述，该论文发表在5月2日出版的ACSCentralScience期刊上。

二氧化碳转化和先进电池技术的不寻常配对是范德比尔特大学机械工程助理教授CaryPint实验室与乔治华盛顿大学化学教授StuartLicht合作的结果。

该团队采用了太阳能工艺，将二氧化碳转化为碳，从而生产碳纳米管，并证明纳米管可以用于锂离子电池，如电动汽车和电子设备中使用的那些以及低成本的钠离子正在开发的电池用于大规模应用，例如电网。

“这种方法不仅可以产生更好的电池，而且还可以确定从大气中回收的二氧化碳的价值，这与最终用户的电池成本相关，这与大多数针对低价值燃料(如甲醇)的二氧化碳再利用的努力不同。不能证明生产它们所需的成本是合理的，“Pint说。

该项目建立在太阳能热电化学过程(STEP)的基础上，该过程可以利用Licht集团开发的环境二氧化碳制造碳纳米纤维，并在去年八月的纳米快报杂志中进行了描述。STEP利用太阳能提供将二氧化碳分解为碳和氧所需的电能和热能，并生产稳定，柔韧，导电且比钢更坚固的碳纳米管。

“我们的气候变化解决方案有两个方面：(1)将温室气体二氧化碳转化为有价值的产品;(2)为当今的工业和运输化石燃料工艺提供温室气体无排放的替代品，”Licht说。“除了更好的电池外，碳纳米管的其他应用还包括碳复合材料，用于坚固，轻质的建筑材料，运动器材以及汽车，卡车和飞机机身。”

与Pint合作，其研究兴趣集中在将碳纳米材料用于电池应用，两个实验室共同努力，表明该工艺生产的多壁碳纳米管可以作为锂离子和钠的正电极。离子电池。

在锂离子电池中，纳米管取代了商用电池中使用的碳阳极。该团队证明碳纳米管对性能有很小的提升，当电池快速充电时，碳纳米管会被放大。在钠离子电池中，研究人员发现碳中的小缺陷(可通过STEP调节)可以获得比使用石墨电极的钠离子电池高3.5倍的稳定存储性能。最重要的是，两个碳纳米管电池都暴露在约2.5个月的连续充电和放电状态，并且没有出现疲劳迹象。

Pint估计，根据规格，用碳纳米管制造两个电极中的一个意味着高达40%的电池可以用回收的二氧化碳制成。这不包括外部保护性包装，但他建议像STEP这样的工艺最终也能生产出包装。

研究人员估计，电池成本为每千瓦时325美元(2013年能源部报告的锂离子电池的平均成本)，一公斤二氧化碳作为电池材料的价值约为18美元-六倍比转换成甲醇时更多-只有当从电动汽车中使用的大型电池转移到电子产品中使用的较小电池时才会增加。与甲醇不同，电池与太阳能电池相结合，可提供可再生能源，温室气体排放为零，这是结束当前可能影响未来全球可持续发展的碳循环所必需的。

Licht还提出STEP过程可以与天然气动力发电机相连。发电机将提供电力，热量和二氧化碳的集中来源，从而提高STEP过程的性能。同时，在该过程中释放的氧气可以通过管道输送回发电机，在那里它将提高发电机的燃烧效率，以补偿STEP过程消耗的电量。最终结果可能是化石燃料电厂，净二氧化碳净排放量为零。

“想象一个世界，每一个新的电动汽车或电网规模的电池装置不仅能让我们克服过去的环境罪恶，还能为我们的孩子迈向可持续发展的未来，”Pint说。“我们的努力已经为实现这样的未来铺平了道路。