Betavoltaic rechargeable Zn-ion battery based on hybrid cathode by combining betavoltaic structure with intercalation host

插层(化学) 阴极 电池(电) 材料科学 光电子学 离子 纳米技术 化学 无机化学 物理 物理化学 量子力学 功率(物理) 有机化学
作者
Zan Ding,Zexiang Luo,Haisheng San,Xue Li,Lifeng Zhang
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:125 (23) 被引量:3
标识
DOI:10.1063/5.0229924
摘要

To address the issue of low power output of betavoltaic cells in practical applications, a 63Ni-powered betavoltaic rechargeable Zn-ion battery (BRZiB) is presented in this paper for simultaneously harvesting, converting, and storing beta-radioactive energy within one device. Experimentally, a patterned ZnO microrod array nanostructure was prepared using hydrothermal and lithography methods, in which a 63Ni beta source was deposited by chemical plating to form a 63Ni@ZnO structure for betavoltaic power generation. A carbon-coated VO2 nanocomposite (C@VO2), used as the intercalation host for Zn ions, was coated on the betavoltaic structure for fabricating the hybrid cathode of BRZiB. Without using any external power source, the 63Ni-powered BRZiB demonstrated a voltage rise of 0.3 V in 82 h, which was calculated to have an energy conversion efficiency of 5.1% and an energy density of 128 mWh/g over a half-life of 63Ni (∼100 years). The experimental results verify the effectiveness of multi-energy synergistic conversion in the electrochemical betavoltaic system.
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