Nature Communications：利用太陽能大幅降低鋅空氣電池充電電壓

鋅空氣電池因其高理論能量密度，環境友好特性，低成本，較好的安全性等優勢受到廣泛關注。但是鋅空氣電池充電過程受到空氣陰極緩慢的氧析出反應（OER）制約，導致其面臨高充電電位的嚴重挑戰，造成了鋅空氣電池中空氣陰極的副反應，降低了電池的循環壽命以及能量效率。近年來，眾多研究通過調控空氣陰極的形貌，電子結構，電極結構等用于改善鋅空氣電池中的高充電過電位問題，但是充電電壓大多仍高于1.8 V。

天津大學材料學院研究團隊發表于Nature Communications上（doi: 10.1038/s41467-019-12627-2）的文章創新性的在鋅空氣電池中引入光電極，報道了一種太陽能輔助的大幅降低充電電位的可充電鋅空氣電池，實現了清潔高效的能源利用。該光輔助的鋅空氣電池以BiVO₄以及α-Fe₂O₃光電極作為鋅空氣電池的空氣電極，光照下分別實現了~1.20 和 ~1.43 V的充電電壓，顯著低于鋅空氣電池的理論電壓（1.65 V）。相比于傳統的鋅空氣電池充電電壓（~2 V）大幅下降~0.5–0.8 V，極大的改善了電池的能量效率。此外，該工作通過兩種光電極的電池性能對比揭示了光輔助充電過程實現低充電電壓的機制，以及應用于鋅空氣電池中的光電極的能帶結構需滿足的條件，并且闡明了光電極的穩定性對于電池性能的重要影響。

圖1

a 太陽能輔助的可充電鋅空氣電池的結構以及工作機制示意圖。b 基于兩種光電極的充電過程機制分析。

文章下載：

Liu, Y. Yuan, J. Liu, B. Liu, X. Chen, J. Ding, X. Han, Y. Deng, C. Zhong, W. Hu, Utilizing Solar Energy to Improve the Oxygen Evolution Reaction Kinetics in Zinc–Air Battery, Nature Communications, 10(2019)4767. https://doi.org/10.1038/s41467-019-12627-2

本文由課題組Anna供稿。

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