《Small》使用光敏电极的光增强镁离子电容器

图文简介

离网电源对于从自主传感器网络到消除能源贫困等各种应用变得越来越重要。光与某些类别的电池和电容器材料的相互作用最近引起了人们的关注，以提高倍率性能，甚至直接用光为储能设备充电。有趣的是，这些设备有可能减少自主电源的体积和成本。此处显示了一种光增强型镁 (Mg) 离子电容器。后者很有趣，因为 Mg 的天然丰度很大，并且能够在低成本和不易燃的水性电解质中运行。

a) 使用 VO2 /rGO 光电极和 AC 对电极的 Photo-MIC 光充电过程示意图。b) 本工作中使用的水热合成的 VO2的 SEM 图像，c) XRD 图，和 d)本工作中合成的 VO2纳米棒的紫外-可见吸收光谱。

a) 使用 FTO/rGO/VO2/Ag 的 PD 在暗光条件下 (λ ≈ 455 nm)的电流 ( I )-电压 ( V ) 曲线。b) 使用 FTO/rGO/VO2/Ag 的 PD 说明。c,d)分别在 0 和 1 V 的外部偏置电压下，在黑暗和光照条件下使用 FTO/rGO/VO2/Ag 对 PD 进行电流 ( I )-时间 ( t ) 测量。e) PD 设计的能带图。f) 施加电压等于 OCV 时光 MIC 的响应电流图。

在 a) 25 mV s –1 , b) 75 mV s –1 , c) 200 mV的不同扫描速率下，在黑暗和光照条件下（λ ≈ 455 nm 和强度 ≈ 12 mW cm –2 ）对 Photo-MIC 进行 CV 测量s –1和 d) 300 mV s –1。e) Photo-MIC 在光照下的电容增强与扫描速率的函数关系。

在黑暗和光照条件下（λ ≈ 455 nm，强度 ≈ 12 mW cm –2 ）在 a) 0.65 A g–1和 b) 1.62 A g–1的特定电流下对 Photo-MIC 进行恒电流测量。c) Photo-MIC 在黑暗和光照条件下的速率能力测试。d) 在黑暗和光照条件下，频率范围为 10 mHz至100 kHz、振幅为 10 mV 的 Photo-MIC 的 EIS 测试。e) Photo-MIC 在黑暗和光照条件下0.5 A g–1的循环稳定性测试。

基于 Mg 离子的器件很有趣，因为 Mg 的天然丰度、电镀和剥离 Mg 金属时的枝晶形成有限以及重量和体积电容。然而，基于 Mg 离子的系统往往具有较慢的动力学，在这项工作中，我们表明当使用由 VO2和 rGO 的混合物组成的光电阴极来生成和分离时，光可用于提高电容和倍率性能照片费用。我们发现，在光照条件下，我们器件的电容在高电流密度下增加了高达 56%。此外，我们还研究了这些光增强电容器的循环稳定性，发现在黑暗条件下 1400 次循环后的电容保持率为 77.0%，在光照条件下 400 次循环后电容保持率为 82.6%。

论文信息

论文题目：Photo-Enhanced Magnesium-Ion Capacitors Using Photoactive Electrodes

通讯作者：Michael De Volder

通讯单位：剑桥大学工程系

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