光辅助充电被认为是减少锂氧（Li-O2）电池中过电位的有效方法。然而，很少有关于Li-O2电池系统在放电过程中利用光能的报道，并且这种过程的功能机理仍不清楚。吉林大学徐吉静教授和于吉红院士通过使用分层的TiO2-Fe2O3异质结建立了新型的双功能光辅助Li-O2电池系统。
通过使用分层的TiO2-Fe2O3异质结建立了新型的双功能光辅助Li-O2电池系统，光生电子和空穴分别在减少放电和充电过程中的过电势中起关键作用。此外，放电产物（Li2O2）的形态可以通过在照明下正极的致密表面电子来改变，从而在充电过程中促进了Li2O2的分解动力学。因此，电池的输出和输入能量可以通过照明进行调整，在充电和放电之间可提供0.19V的超低超电势，并且具有出色的循环稳定性（个循环后，往返效率保持≈86％）。
TiO2/CC正极的合成:
首先，将CC在丙酮，乙醇和去离子水（DI）中超声清洗几次，然后在60℃下干燥。然后，将清洁的CC浸入0.M的丁醇钛异丙醇溶液中，然后在烘箱中在60℃下干燥。重复上述过程3次后，将样品在℃退火1h，以获得晶种CC。接下来，将0.66mL丁醇钛添加到30mL6M盐酸溶液中，并连续搅拌6h。然后，将溶液转移到装有种子的50mL特氟龙衬里不锈钢高压釜中CC，并在℃加热12h。最后，将获得的TiO2/CC用去离子水洗涤，在60℃下干燥，然后在℃下煅烧2h。
TF/CC正极的合成：
TF/CC集成电极是以TiO2/CC电极为基础制造的。具体而言，将35mL含0.01MFeCl3·6H2O和0.01MNa2SO4的水溶液搅拌10分钟，然后转移到50mL的不锈钢高压釜中。之后，将一片TiO2/CC浸入上述溶液中，并将高压釜在℃下加热6h。最后，用去离子水和乙醇洗涤后，将制得的样品在60℃下干燥，并在℃下退火2h，以获得TF/CC。
1.在碳布上制造了的异质结构TiO2-Fe2O3复合材料（称为TF/CC），由于其优越的光收集能力和电子-空穴分离率，被用于光辅助Li-O2电池系统中。
2.光激发的电子在放电过程中促进O2的还原，而光激发的空穴在充电过程中加速Li2O2的分解。此外，可以根据在照明下正极的电子结构来调节放电产物的形态，这有利于OER工艺的简便动力学。
3.TF/CC作为正极的光辅助Li-O2电池显示出超低的过电位在0.01mAcm-2的电流密度下为0.19V，并在个循环后保持高循环稳定性。他们的设计表明，通过减少放电和充电过程之间的过电位，可以有效利用太阳能来提高Li-O2电池的往返效率。
4.在Li-O2电池中使用双功能光催化剂不仅可以有效地限制充电过程中损失的能量，还可以在放电过程中调节系统的输出能量。结果为研究光催化剂在ORR过程中的工作机理提供了见解，并支持了光辅助Li-O2系统在能量存储中的潜在应用。
图1（a）TF/CC正极的合成步骤和光辅助Li-O2电池的结构示意图。（b）带有嵌入式光学照片的碳布的SEM图像。（c，d）带有嵌入式光学照片的TiO2/CC正极的SEM图像。（e，f）带有嵌入式光学照片的TF/CC正极的SEM图像。（g）TF/CC正极的元素映射。
图2.（a）TiO2/CC样品的HRTEM图像和相应的SAED模式（插图，比例尺：21/nm）。（b）TF/CC样品的HRTEM图像和相应的SAED模式（插图，比例尺：21/nm）。（c）CC，TiO2/CC和TF/CC的XRD图谱。（d）TiO2/CC和TF/CC的拉曼光谱。（e）TiO2/CC和TF/CC的Ti2pXPS光谱。（f）TF/CC的Fe2p光谱。（g）紫外可见吸收光谱，（h）PL光谱，和（i）TiO2/CC和TF/CC的M-S图。
图3.（a）在光照下在TF/CC正极中的光电化学过程。（b）在有和没有照明的情况下，Li-O2电池在0.01mAcm-2时的放电曲线。（c）带有和不带有照明的Li-O2电池的正极CV曲线，扫描速率为0.1mVs-1。（d）照明前后，用TF/CC正极浸渍的O2饱和DMSO的紫外可见光谱。（e）照明后在空气和Ar气氛中记录的TF/CC-PATP正极的拉曼光谱。（f）电池在照明下放电而未照明下充电后释放的O2和CO2气相色谱信号。(g）TF/CC正极在放电后的Li1s和（h）O2pXPS光谱。（i）TF/CC正极的恒电流放电曲线，照明在“开”（黄色区域）和“关”（蓝色区域）之间切换。插图显示两个串联的红色LED的亮度（左）和无照明（右）。
图4.(a)有和没有照明Li-O2电池在放电过程中的倍率能力。(b)带有和不带有照明的放电前后的Li-O2电池的奈奎斯特图。(c，d)在没有照明的情况下初始放电后的TF/CC正极的SEM图像。(e)带有和不带有照明的放电机构的示意图。
图5.（a）带有和不带有照明的Li-O2电池在0.01mAcm-2时的放电和充电曲线。（b）带有和不带有照明的充电过程以及在充电过程中在TF/CC正极中提议的光电化学过程的示意图。（c,d）在没有（c）和（d）照明的情况下，第一次充电过程之后的TF/CC正极的SEM图像。（e,f)在没有（e）和有（f）照明的情况下，第十次充电过程之后TF/CC正极的SEM图像。（g）Li-O2电池在0.01mAcm-2下的放电曲线和（h）充电曲线照明个周期。（i）带有照明的不同电流密度下的Li-O2电池的恒电流充放电曲线。
MalinLi,XiaoxueWang,FeiLi,LijunZheng,JijingXu,andJihongYu，ABifunctionalPhoto-AssistedLi–O2BatteryBasedonaHierarchicalHeterostructuredCathode，AdvancedMaterials，DOI:10.2/adma.
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