Nature Communications：利用太阳能大幅降低锌空气电池充电电压

锌空气电池因其高理论能量密度，环境友好特性，低成本，较好的安全性等优势受到广泛关注。但是锌空气电池充电过程受到空气阴极缓慢的氧析出反应（OER）制约，导致其面临高充电电位的严重挑战，造成了锌空气电池中空气阴极的副反应，降低了电池的循环寿命以及能量效率。近年来，众多研究通过调控空气阴极的形貌，电子结构，电极结构等用于改善锌空气电池中的高充电过电位问题，但是充电电压大多仍高于1.8 V。

天津大学材料学院研究团队发表于Nature Communications上（doi: 10.1038/s41467-019-12627-2）的文章创新性的在锌空气电池中引入光电极，报道了一种太阳能辅助的大幅降低充电电位的可充电锌空气电池，实现了清洁高效的能源利用。该光辅助的锌空气电池以BiVO₄以及α-Fe₂O₃光电极作为锌空气电池的空气电极，光照下分别实现了~1.20 和 ~1.43 V的充电电压，显著低于锌空气电池的理论电压（1.65 V）。相比于传统的锌空气电池充电电压（~2 V）大幅下降~0.5–0.8 V，极大的改善了电池的能量效率。此外，该工作通过两种光电极的电池性能对比揭示了光辅助充电过程实现低充电电压的机制，以及应用于锌空气电池中的光电极的能带结构需满足的条件，并且阐明了光电极的稳定性对于电池性能的重要影响。

图1

a 太阳能辅助的可充电锌空气电池的结构以及工作机制示意图。b 基于两种光电极的充电过程机制分析。

文章下载：

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

本文由课题组Anna供稿。

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