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苏大《EES》:超快充锌微电池,让可穿戴太阳能充电系统更高效!

来源:石墨烯联盟|

发表时间:2021-04-01

点击:4867

柔性电子和人工智能的蓬勃发展刺激了多功能电源的发展。其中,太阳能充电自供电系统在科学和技术领域都引起人们越来越多的兴趣。在阳光下,太阳能通过PV组件转换为电能,同时存储在互补的ES组件中,以便在需要时为输出供电。然而,先进的集成技术仍然会受到影响关键的限制是在日照强度不均匀的情况下总体效率较低,这主要是由于ES模块(即LIB)的速率性能较差,而输入电流却发生了急剧变化。可穿戴式太阳能充电系统现在正在迅速发展。但是,它们的整体效率不足和充电率低仍然是艰巨的挑战。


来自苏州大学、北京石墨烯研究所、美国加利福尼亚大学洛杉矶分校等单位的研究人员报告了基于微型GaAs太阳能电池和超快可充电Zn微电池的可穿戴式太阳能充电装置的合理设计。该集成系统显示出23.11%的高整体效率。太阳能充电5s后,系统以0.5 mA/cm2的速度连续供电110 s,显示出良好的快速充电性能。另一方面,借助深入表征和理论模拟,阐明了锌离子电池的电化学储能机理,即羟基阴离子嵌入与表面拟电容反应的协同作用。这项工作为构建具有高效率和先进充电能力的可穿戴式太阳能充电装置提供了创新的策略。




图1.太阳能集成单元的示意图。




图2.组装的ZIB的电化学性能。




图3.电化学反应机理。




图4.理论计算和分析。




图5.组装的微型ZIB的电化学性能。




图6.可穿戴式太阳能充电单元的光电化学性能。


总而言之,可穿戴式太阳能充电装置是通过组合超快可充电ZIB和高效GaAs太阳能电池而设计的。如此集成的自供电系统显示出23.11%的高整体能效和快速的太阳能充电性能(太阳能充电时间短至5s)。令人鼓舞的是,已经利用异位仪器表征和DFT模拟系统研究了基于LDH阴极的ZIB的电荷存储机制,并与在氧空位缺陷处的快速OH-插入的电容主导行为相关。这项机械研究为如何以合理的成本开发高能可穿戴式储能装置提供了启示。此外,此处介绍的我们的设备集成为构建具有高性能和出色安全性的下一代可穿戴式太阳能充电装置提供了实用的解决方案。


本文封面图来源于图虫创意

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