锂-二氧化碳（Li-CO2）电池是一种具有较高比能量密度的新型储存与转化能量系统,它在捕获和固定CO2方面具有巨大的潜力,被认为是最有前途的下一代电池体系。尽管这个迅速崛起的领域取得了相当大的进展,然而若要大规模应用Li-CO2电池,仍有许多棘手的问题亟待解决,如:CO2的还原、放电产物的分解以及循环寿命等。这些问题主要是由热力学惰性的放电产物引起较慢化学反应动力学导致的。固态放电产物与电极接触面积有限,难以被充分氧化分解而逐渐积累在正极表面,进而导致电池过电位升高。常用的异相催化剂能有效降低电池过电位,但由于有限的催化反应位点使得异相催化剂、电极和放电产物三者间电导率比较低,催化剂也难以充分体现自身优势来提高电池反应动力学。相比之下,可溶性催化剂似乎具有更多优势,在电解液中,它不仅可以通过均相的催化促使产物分解,还能利用固-液接触为反应过程提供更多的活性位点。因此,可溶性催化剂在Li-CO2电池中可取代异相催化剂来催化电池的充放电反应,使电池整体性能得到提升。本论文主要探究了可溶性电解液添加剂在Li-CO2电池中的应用。通过合理设计实验并探究可溶性电解液添加剂在Li-CO2电池体系中的反应机理以及电化学性能表现。本论文的主要研究内容及创新点如下:1.有机分子邻苯二胺（OPD）可直接用作Li-CO2电池的电解液添加剂。由于OPD催化的CO2还原和析出反应活性增强,Li-CO2电池获得了极好的电化学性能。在200 mA g-1的电流密度和1000 mAh g-1的截至容量下,电池可连续充放电127圈,并拥有极低的首圈过电位（0.39 V）。在电流密度200 mA g-1时,电池自由放电容量可达20314 mAh g-1。实验结合高斯理论计算表明,一方面,在Li-CO2电池放电过程中,OPD的加入可以在电解液中形成稳定的OPD:CO2-加合物,这不仅加速了 CO2的活化,促进放电中间体的迁移,还能促使放电产物通过溶液相路径生长,极大提高电池容量;另一方面,OPD能利用自身的氧化还原有效分解放电产物,并且借助电解液以固-液接触方式均匀分散在固体放电产物表面,这两方面的优势极大提高了放电产物的氧化分解效率,从而提高了 Li-CO2电池的库仑效率。2.通过机械化学反应策略合成了 SPCP-M-x/y（M=Mn,Fe,Co,Ni,Cu;x/y=3/1,2/2,0/4）材料,然后通过溶解度测试确定SPCP-M-3/1材料可以作为可溶性电解液添加剂应用于Li-CO2电池。得益于SPCP-M-3/1的良好催化活性,(CO2还原反应动力学的提高促进了电池放电容量的增加。根据高斯计算,得知该材料在电解液体系中优先被氧化,从而拥有高价态过渡金属性质,加上以固-液方式接触的优势可以有效的分解放电产物。特别的,当SPCP-Co-3/1可溶性电解液添加剂应用于Li-(CO2电池中时,在电流密度200 mA g-1下,电池的放电比容量高达8788.2 mAhg-1。在1000 mAh g-1的截至容量下,电池拥有较低的过电位且可以保持较高的放电电压平台稳定循环104圈（1040 h）。