【仪表网 研发快讯】近日，山西大学电力与建筑学院陈名副教授在基于钙钛矿太阳电池充电的锌离子电池研究领域取得重要进展。其成果以题为“Multi‐Group Polymer Coating on Zn Anode for High Overall Conversion Efficiency Photorechargeable Zinc‐Ion Batteries”作为热点文章在国际知名期刊 Angewandte Chemie International Edition上发表。山西大学为第一通讯单位，陈名为本文第一作者。
钙钛矿太阳能电池(PSC) 因其卓越的能量转换效率 (PCE) 而备受关注。与此同时，水系锌离子电池 (ZIB) 因其不可燃、成本效益、高理论容量(820 mA h g-1、5855 mA h cm-3)和低氧化还原电位(相对于标准氢电极为-0.76 V)而备受追捧。这些技术之间的协同作用非常适合制造光充电锌离子电池，促进可再生能源的广泛应用，促进能源转型，减缓气候变化，促进可持续发展。然而，尽管锌离子电池具有无数优点，但锌阳极在充电和放电过程中的循环稳定性低于标准仍然是其实际应用的一个重大障碍。
图1. 光可充电锌离子电池的性能测试
鉴于此，该工作合成了一种含有多个 C=O 和 N 基团的功能聚合物涂层(PDPTT)，旨在增强 Zn 阳极的循环稳定性。极性功能团 C=O 和 N 与 Zn2+配位，促进 Zn 均匀沉积并抑制枝晶形成。此外，聚合物涂层降低了脱溶剂能垒，有效抑制了析氢等副反应。最后，C=O 和 N 与 Zn 阳极之间的相互作用促进了电子从 Zn 转移到聚合物涂层，从而增强了阳极界面对电解质的亲和力。利用这些优势，Zn-PDPTT//ZnPDPTT对称电池在 1 mA/cm2 的电流密度下表现出超过 4300 小时的超长循环时间。Zn-PDPTT//AC锌离子混合电容器在5 A/g电流密度下经过50000次循环后仍表现出稳定的循环性能，Zn-PDPTT//NVO锌离子电池保持了81.74%的电容和99.22%的库仑效率。将Zn-PDPTT//NVO与高性能PSC耦合，可使光充电锌离子电池的总转换效率达到13.12%。
2024年以来，陈名在钙钛矿太阳电池、探测器和相关应用方面发表了系列研究工作(Adv. Optical Mater. 2024, 2401028；Journal of Energy Chemistry, 2024, 94, 254-272；Journal of Materials Chemistry C 2024,12, 10540-10547；The Journal of Physical Chemistry C, 2024, 128, 9311-9316.)，该研究工作得到了国家自然科学基金、山西省基础研究计划项目的资助。
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