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文鑫洋 Advanced Science: MoS2/SnO2 QDs@CC光充电锌离子电池
发布时间:2024-03-21
3D Hierarchical Sunflower-Shaped MoS2/SnO2 Photocathodes for Photo-Rechargeable Zinc Ion Batteries
First published: 19 March 2024
 
光充电锌离子电池作为一种集成太阳能收集、转换和存储的能源系统,可为下一代低成本和大规模的太阳能源利用系统提供更高效的替代方案。通过受到具有强捕光能力的向日葵花瓣交错结构的启发,设计出具有自支撑结构的三维分层MoS2/SnO2光电阴极,在碳布上分层点缀SnO2量子点活性层并原位水热生长MoS2纳米片(MoS2/SnO2 QDs@CC)。其中具有向日葵形结构的MoS2纳米片有利于太阳光的吸收和捕获,而SnO2量子点活性层缩短了电子扩散路径并加速其传递。同时,MoS2和SnO2之间的适当能带匹配促进了光生电子-空穴对在光照下的有效分离。另外,三维分层的结构保证了光电阴极具有多个电化学活性位点。这样的设计能够实现光生电子-空穴对的有效分离,为光电阴极上Zn2+的有效存储提供了有利的途径。因此在一个太阳光光强下,MoS2/SnO2 QDs@CC光电阴极组装的光充电锌离子电池容量可以提升至366 mAh g−1的理想容量(黑暗状态下的容量为190 mAh g-1),并在0.125 mA cm−2的电流密度下实现了2.7%的高PCE。在实际应用中,由四个光充电锌离子软包电池串联组成的集成电池系统成功应用于智能手表的可穿戴腕带,为光充电锌离子电池在下一代柔性储能设备中的应用打开了新的大门。(DOI: 10.1002/advs.202309555).