吉大徐吉静团队：高充放电效率的光辅助化学自充电锌离子电池

化学自充电锌离子电池(ZIBs)能够在环境空气中自动充电，在自供电电池系统中具有广阔的前景。然而，ZIBs充电完全依赖氧气的化学能进而限制了其充电效率。

在此，吉林大学徐吉静团队开发了具有MoS2/SnO2异质结正极的光辅助化学自充电水系ZIB。研究表明，该正极有利于提高充电和放电效率以及光照下的化学自充电能力。其中，光辅助过程促进电子从MoS2/SnO2转移到氧气，加速化学自充电过程中氧化反应的发生。此外，MoS2/SnO2正极内的电子在光照下表现出较低的转移阻抗，有利于降低Zn2+在正极内的迁移势垒，进而利于放电过程中Zn2+均匀嵌入MoS2/SnO2正极中。

结果显示，该种光辅助化学自充电机制使ZIBs能够在3小时内获得0.95 V的最大自充电电位、202.5 mAh g−1的自充电容量以及在自充电模式下优异的循环性能。

图1. 光辅助化学自充电电池

总之，该工作首次提出了一种集成光催化异质结正极增强的自充电ZIB。其中，MoS2/SnO2正极内的电子在光照期间表现出较低的转移阻抗，进而降低Zn2+的迁移势垒，使ZIBs表现出高放电容量（318.3mAh g−1）。

此外，MoS2/SnO2系统可以从周围环境中获取化学能，并通过化学充电过程将其转化为储存在电池中的电能。该过程有利于电子从MoS2/SnO2转移到氧气，从而加速氧化还原反应。

基于此，光辅助自充电ZIB在3小时内达到0.95 V的最大自充电电位，同时具有202.5 mAh g-1的自充电容量。因此，该研究为光辅助化学自充电水系ZIBs的机理提供了重要见解，为实际ZIBs在储能领域提供了新策略。

图2. 电池性能

Photo-assisted chemical self-rechargeable zinc ion batteries with high charging and discharging efficiency, Angewandte Chemie International Edition 2024