北科焦树强EnSM: 光电化学增强机制实现快充的高能水系Al/MnO2电池

可充电水系电池，如金属铝离子电池（AAIBs），由于其低成本、长期稳定性和高安全性，非常适合大规模储能。作为一种有前途的AAIB正极材料，氧化锰（n 型半导体）具有高工作电压、良好的可逆性和高能量密度，而缓慢的动力学和不希望的可溶性Mn²⁺是限制其应用的主要问题。

在此，北京科技大学焦树强教授等人提出了一种在恒电流充放电过程中直接照射可见光的光调节策略，旨在提高电化学电池的倍率性能和能量密度。作者基于n型半导体α-MnO₂ 纳米棒（作为活性材料和光敏剂）、rGO（作为电子传输材料）和多孔碳纤维（CF，作为集流体）制备了光正极。所选择的CF具有多孔结构，有利于正极的润湿和电化学反应的彻底进行及电池组装过程中的灵活可操作性。在设计的光正极中，产生的光电子会随着合适的匹配能级流出。另一方面，光激发的电子可以沿纳米棒传输，有利于降低分离的电子-空穴对的复合率。α-MnO₂暴露在可见光下可以有效降低电荷传输电阻，有利于产生光化学氧化行为。