Synchronous Light Harvesting and Energy Storing Organic Cathode Material 1,4-Dihydroxyanthraquinone for Lithium-Ion Batteries

锂(药物) 光电子学 离子 材料科学 电池(电) 电化学 电极 储能 化学 纳米技术 有机化学 量子力学 医学 物理 内分泌学 物理化学 功率(物理)
作者
Zairui Yang,Penghao Zhu,Zaka Ullah,Surong Zheng,Shiwei Yu,Shoupu Zhu,Liwei Liu,Qi Li
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:468: 143787-143787 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.143787
摘要

The electrode materials for lithium-ion batteries which offer integrated conversion of light and storage of electricity are auspicious for compact and stand-alone energy systems. Herein, coin-cell lithium batteries based on organic compound 1,4-dihydroxyanthraquinone coupling porous carbon derived from MOFs (1,4DHAQ&ZIF-8C) are demonstrated. The proposed material simultaneously acts as lithium storing and photoactive electrode. Along with the electrochemical lithium-ion reactivity, 1,4DHAQ&ZIF-8C offers notable photoelectric properties, its specific capacity increases to 285mAh g-1 (1.58 times of the specific capacity without light) when illuminated, and the lithium-ion mobility improves to 0.313cm2 s-1 (up by 55%), meanwhile its charge transfer resistance decreases to 95.6Ω (down to 39%). Moreover, theoretical excited state analysis and microsecond measurements reveal the existence states of photogenerated carriers, demonstrating obvious intramolecular charge transfer and nanosecond-scale exciton lifetime (∼5ns). Our findings suggest valuable directions to advance the current strategies for the assembly of efficient photo-rechargeable lithium-ion batteries.
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