锂-二氧化碳（Li-CO₂）电池作为一种新型的能量存储和转换设备而出现,并提供了一种生态友好的二氧化碳减排方法,以缓解全球变暖的趋势。基于4Li+3CO₂?2Li₂CO₃+C的反应（E₀=2.80 V vs.Li/Li⁺）,Li-CO₂电池的理论能量密度高达1876Wh kg^-1。但是,CO₂的电化学活性低,导致放电过程中极化很大。并且,因为存在宽禁带的绝缘放电产物Li₂CO₃,在充电过程中需要高工作电压（4.0 V以上）。放电和充电过程中存在较大的极化,导致能量效率低下,阻碍了Li-CO₂电池的实际应用。此外,其他电池组件（例如电解质）也可能在高充电电压下发生电化学分解。因此,降低过电势对于Li-CO₂电池的进一步开发至关重要。本论文从当前Li-CO₂电池面临主要问题出发,提出了“光辅助Li-CO₂电池充放电过程”这一概念,设计制备了SiC/RGO和g-C₃N₄/C两种正极材料。系统性地研究了SiC/RGO和g-C₃N₄/C分别作为光辅助Li-CO₂电池光电催化混合正极的电化学性能,并通过各种表征手段,深入研究了光辅助Li-CO₂电池的反应机制。具体研究包括以下几个方面:（1）使用还原氧化石墨烯上生长的SiC纳米片（SiC/RGO）作为光电催化混合正极,构建了光辅助Li-CO₂电池系统。在放电过程中,光生电子促进了CO₂还原反应的动力学。因此,电池的放电电压增加到2.77 V,非常接近Li-CO₂电池的理论电势（2.80 V）。另外,充电时在光电极上产生的空穴促进了Li₂CO₃的分解,从而有效地降低了Li-CO₂电池的过电位。该系统实现了0.424 V的超低过电势,能量效率为84.4%（不包括太阳能）,高于迄今为止文献中报道的（<80%）。（2）通过简单的热解和随后的碳热活化方法制备了由石墨氮化碳（g-C3N4）和碳组成的纳米片复合材料。通过比较g-C₃N₄/C作为Li-CO₂电池正极在有无光照下的电化学性能,发现g-C₃N₄/C在光照下具有更好的效果。g-C₃N₄/C正极通过光照下产生的电子和空穴作用在Li-CO₂电池的充电和放电过程中,实现了0.381 V的超低过电势,能量效率为87.4%（不包括太阳能）,电池可稳定循环204圈,放电比容量为6200 mAh/g。在无光照下,电池过电势为1.534 V,电池只能循环153圈,放电比容量为679.6 mAh/g。这些发现证明了光辅助电化学过程有望解决Li-CO₂电池中的过电势问题。