国际著名刊物Nano Energy (IF=17.881)近日发表物理科学与技术学院国世上教授课题组在高性能自充电能源系统取得的最新进展，论文题为“High-efficiency self-charging power systems based on performance-enhanced hybrid nanogenerators and asymmetric supercapacitors for outdoor search and rescue”（基于混合纳米发电机和非对称超级电容器的高性能自充电能量单元用于户外搜救）。该成果对设计高性能自充电能量单元提供了新的思路。

集能量收集-存储技术于一体的自充电能源系统（SCPS）因其在物联网（IoT）中的巨大应用潜力而引起了广泛关注。尽管如此，较长的充电时间仍然是SCPS在实际应用中的一大障碍。本工作成功地制备了由性能增强的旋转混合纳米发电机（R-HNG）和高能量密度非对称超级电容器（ASC）组成的高效SCPS。R-HNG由旋转摩擦电纳米发电机（R-TENG）和电磁发电机（EMG）组成，具有优于单一发电单元的充电性能。其中，R-TENG的输出特性可以通过调整摩擦层和电极之间的功函数差来增强。并且R-HNG的工作原理通过开尔文探针力显微镜（KPFM）和有限元仿真进行了系统地解释。同时，基于蜂窝状Ni-Co层状双金属氢氧化物（LDH）纳米片制备的ASC在SCPS内用作能量存储装置。SCPS在200 rpm的转速下120秒后可以达到5.9 V，可以为自制定位装置供电用于户外搜救。这项工作为构建高性能SCPS提供了一种新颖而有效的解决方案，有望加速SCPS在物联网中的发展。

         图1. SCPS的设计思路

图2. SCPS可以为GPS供电用于发送定位信息

该工作获得国家重点研发计划（2020YFB2008800）的资助。武汉大学物理科学与技术学院为第一通讯单位，武汉大学工业科学研究院孙成亮教授团队与河南大学物理与电子学院郑海务教授团队为共同通讯合作单位。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106788