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光輔助鋰離子有機電池為太陽能轉換和存儲提供了一種有吸引力的方法，而挑戰在于高效有機正極的設計。

在此，中科院福建物構所王要兵研究員等人報道合成了一種具有電荷分離和氧化還原活性的C₆₀@多孔有機籠體（C₆₀@POC），該材料具有有效的光捕獲和儲能功能，可作為光輔助鋰離子有機電池中的雙功能正極實現高效太陽能轉換和存儲。綜合結構表征表明，C₆₀@POC在熱力學上有利于2:1的客-主化學計量比。

光學和電化學分析表明，光激發的載流子可以被設計的 C₆₀@POC (τ_CS= 20.83 ps) 有效分離，并通過可逆的脫/鋰化反應儲存為化學能；同時，C₆₀@POC可延長充電壽命（τ_CR = 171.17 ps）且提高光電子/空穴的可用性，從而提高太陽能到電化學儲能的轉換效率。

圖1. C₆₀@POC正極的電荷分離和帶對齊結果

具體而言，基于C₆₀@POC正極的光輔助鋰有機電池的放電/充電電壓在光照下升高/降低了470/410 mV，對應的往返效率提高了24.2%。此外，該電池實現了約1%的高太陽能到電化學能量轉換效率，輸入功率降低13.2%，輸出功率增加 81.4%，證明了光輔助充電中的高效太陽能到電化學能量存儲和放電過程。

這項研究表明，形成具有延長壽命的有效分離電荷將提高光輔助鋰有機電池的往返效率、功率密度以及太陽能到電化學儲能的效率，這將為設計光輔助電池及其他領域中的高效太陽能電化學儲能材料提供普適性指導。

圖2. 光輔助鋰有機電池的光電化學儲能性能

Photo-assisted Charge/discharge Li-organic Battery with a Charge-separated and Redox-active C₆₀@Porous Organic Cage Cathode, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE03163E

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福建物構所王要兵EES: 基于C60@多孔有機籠正極的光輔助鋰有機電池

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