二氧化碳的碳捕获、利用和封存（CCUS）是应对全球气候变化挑战的关键。在各种CCUS技术中，Li-CO₂电池因能将温室气体CO₂转化为增值化学品(碳酸盐、草酸盐等)并产生电能而受到全世界的关注。其中碳酸盐路径的Li-CO₂电池具有高的能量密度和放电平台，因此在电动汽车、柔性可穿戴设备、深海探测和未来的火星迁移中具有潜在的应用前景。

但是由于CO₂分子中较强的C-O化学键以及气液固三相界面之间较差的离子/电子传导能力，导致Li-CO₂电池的放电电压通常为2.0-2.5 V。此外，阴极表面会被绝缘放电产物Li₂CO₃所覆盖减慢后续反应的动力学，甚至导致放电电压低于2.0 V。然而，过低的放电电压会导致电能质量下降。目前，一些新兴催化剂通过促进Li₂CO₃的形成，使放电电压逐渐接近理论放电电压2.80 V，但是突破理论值仍然是一个巨大的挑战。

近日，西安交通大学胡小飞教授课题组使用酞菁钴作为均相催化剂构建了一个结构为Li/LiTFSI-TEGDME-CoPc/Mo₂C的Li-CO₂电池体系，电池的放电平台不仅被提高到2.98 V，还可以在-30-80 ℃下保持高于理论值的放电平台正常工作。

电池在放电过程中，均相催化剂酞菁钴首先吸附CO₂形成中间体，接下来中间体代替CO₂得电子后结合Li+，最终生成Li₂CO₃和C的同时释放催化剂酞菁钴，从而提高放电平台。通过TOF-SIMS证明了中间体的存在，原位拉曼光谱证明了电池的高度可逆性。

同时DFT理论模拟计算也表明酞菁钴对CO₂有合适的吸附能，有利于中间体的生成，从而提高Li-CO₂电池的放电平台。

最终，结构为Li/LiTFSI-TEGDME-CoPc/Mo₂C的Li-CO₂电池表现出高的比容量，优异的倍率性能，良好的循环稳定性和优异的温度适应性。该工作为设计高活性均相催化剂提供了强有力的启示，为进一步研究Li-CO₂电池提供了一个普遍有效的策略。