何平/宋虎成/伊廷锋AFM：光热电池技术使室温固态电池运行成为可能！

聚环氧乙烷基聚合物全固态Li-S电池由于其高比能量、良好的加工性能和低成本，是一个很有前景的候选者。然而，较差的室温离子电导率限制了其进一步发展。

南京大学何平、宋虎成、东北大学伊廷锋等提出了一种创新的光热电池技术，以实现PEO基聚合物全固态Li-S电池在室温下的正常工作。

图1. 3D Cu/Si-Cu纳米线的合成和工作机理

该策略采用光热材料在阳光下的光捕获效应和载流子非辐射复合效应，以实现内部加热并满足电池的室温运行。

具体而言，光热材料是在Cu泡沫基底（3D Cu/Si-Cu）上均匀生长的精心设计的Cu/Si纳米结构，其通过采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法制备。3D Cu/Si-Cu然后在锂负极和外封装玻璃之间预加载。

光可以进入并有效地产生热量，然后热量通过Cu芯快速传递到电池系统。一旦模拟阳光照射，电池就实现了快速的反应动力学和优异的光热转换。

图2. 3D Cu/Si-Cu纳米线电池的动力学研究

因此，一方面，由于3D Cu/Si-Cu纳米线的高效光捕获和光热转换效应，该系统实现了高温和更快的反应动力学，因此电池可以在实际阳光照射下可逆地充电和放电。

另一方面，3D多孔纳米结构可以适应沉积/剥离过程中锂的致命体积变化，并降低有效电流密度，这可以进一步抑制枝晶成核和生长。

结果，该电池在实际阳光照射下的室温环境中可提供1065.2 mAh g⁻¹的高放电容量。

此外，可逆容量为1036.5 mAh g⁻¹在充电过程中也被实现。总体而言，这项工作为使用光热技术开发室温聚合物全固态Li-S电池开辟道路。

图3. 3D Cu/Si-Cu纳米线电池的电化学性能

Light-Driven Polymer-Based All-Solid-State Lithium-Sulfur Battery Operating at Room Temperature. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202211074

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何平/宋虎成/伊廷锋AFM：光热电池技术使室温固态电池运行成为可能！

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