本网讯(文/马亚楠)近日,国际能源顶级期刊《Advanced Energy Materials》(IF=24.715)在线发表了我校储能与动力电池湖北省重点实验室题为“Cathode-Free Aqueous Micro-battery for an All-in-One Wearable System with Ultralong Stability”的研究论文。该研究提出了一种由太阳能电池、无阴极锌离子微型电池(ZIMB)和压阻式压力传感器组成的一体化可穿戴系统,实现了超长稳定供能。

構建集能量收集、能量存儲和工作單元于一體化可穿戴電子系統,可以從根本上解決可持續能源供應、小型化和輕量化等問題,加速實現商業化。爲此,該研究提出了一種由太陽能電池、無陰極鋅離子微型電池(ZIMB)和壓阻式壓力傳感器組成的一體化可穿戴系統,在光電流的作用下,該系統可在初始無陰極基底上激發原位生成二氧化錳,同時轉化爲化學能爲傳感器供電,省去了儲能裝置陰極的繁瑣前期准備和預處理過程。同時平面結構的無陰極ZIMB結合一體化設計,增強了不同單元之間的匹配度,提高了集成度。通過多種離位表征和密度泛函理論(DFT)模擬,系統分析了無陰極ZIMB的工作機理。
該集成傳感系統在持續照明12小時後,實現了壓力傳感器長達15萬次的超長能量供應。作爲一個概念,該集成可穿戴電子設備可被用于檢測人體生理信號,在運動監測、智能機器人、人機交互等相關領域展示了潛在的應用前景。
2021级硕士研究生黄涛为本文第一作者,我校马亚楠教授、华中科技大学高义华教授、安徽大学岳阳副教授为共同通讯作者,学校为第一通讯单位。(审稿 张默)