[發明專利]一種光充電聚合物二次電池及其制作方法

在審

• 申請號: 202010027064.6
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111244584A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 劉平;張文華;伍發元;徐銳;毛榮軍
• 申請（專利權）人: 國網江西省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司;南昌工程學院
• 主分類號: H01M14/00
• 分類號: H01M14/00
• 代理公司: 南昌賢達專利代理事務所(普通合伙) 36136
• 代理人: 金一嫻

本發明公開了一種光充電聚合物二次電池及其制作方法，涉及太陽能電池領域，包括光陽極、第一儲能層、電解質層以及第二儲能層，第一儲能層含有活性物質A，第二儲能層含有活性物質B，活性物質A的氧化還原電位高于活性物質B的氧化還原電位；光陽極與第一儲能層和第二儲能層連接，光陽極能夠將產生的電子和空穴分別傳遞至第二儲能層和第一儲能層，光陽極與第一儲能層之間的連接和/或光陽極與第二儲能層之間的連接能夠斷開；第二儲能層和第一儲能層能夠通過外部用電線路連接而能夠使第二儲能層將產生的電子傳遞至第一儲能層。本發明的有益效果是將太陽能電池與二次電池相結合，實現太陽能到化學能的直接轉換和儲存，提高了能量儲能系統的集成度。

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，具體講是一種光充電聚合物二次電池及其制作方法。

背景技術

能源問題是當今社會所面臨的一個重大問題。化石能源在目前的能源結構中占據了90％以上的比重，一方面，化石能源的利用產生了大量的污染性氣體，對環境造成極大的破壞；另一方面，隨著人類開采和利用的規模逐步提升，化石能源的短缺和枯竭正逐漸變為現實。因此，尋找一種安全的，綠色的可替代能源成為了一種必然。太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，具有分布廣泛，環保無污染等優勢，被公認為最合適的替代能源。近年來，光電產業得到了大力的發展。硅太陽能電池效率高、穩定性好，但價格昂貴；染料敏化太陽能電池(DSSC)雖具有成本低、制造工藝簡單、適宜大規模生產等優勢，但也存在長期穩定性差等問題。總的來說，目前的太陽能的光電轉換技術得到了長足的發展，但由于太陽能是一種間歇式、分散式的能源，難以進行直接儲存，因而限制了其更為廣泛的應用。

電化學二次電池是一種簡單高效的電能儲存技術，廣泛用于儲電領域。但是這種電池只能通過電能與化學能的相互轉換來實現能量的儲存和利用，而無法直接儲存太陽能。通常的做法是將太陽能先轉換成電能，再由電能轉換為化學能進行儲存，具體就是將一個光電池與一個外加的電化學二次電池連接起來：當光照的時候，光電池受光激發產生電壓和光電流，對外電路的二次電池進行充電實現能量的存儲。這種模型結構比較復雜，體積較大，成本也相應的比較高，由于經過了多次的能量轉換，考慮到各步反應的能量損耗，整體的能量效率也不會太高。

發明內容

本發明的目的在于至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種能量損耗小光充電聚合物二次電池及其制作方法。

本發明第一方面的技術解決方案如下：

一種光充電聚合物二次電池，包括第一儲能層、電解質層、第二儲能層以及能夠將吸收的太陽能轉化為電子-空穴對且能夠傳遞電子-空穴對的光陽極，所述第一儲能層含有活性物質A，第二儲能層含有活性物質B，所述電解質層包含電解質，活性物質A的氧化還原電位高于活性物質B的氧化還原電位，所述第一儲能層、電解質層和第二儲能層依序接觸；

所述光陽極與所述第一儲能層和第二儲能層連接，所述光陽極能夠將產生的電子傳遞至第二儲能層而能夠使活性物質B發生第二可逆反應的正反應；同時光陽極能夠將產生的空穴傳遞至第一儲能層而能夠使活性物質A發生第一可逆反應的正反應，且光陽極與第一儲能層之間的連接和/或光陽極與第二儲能層之間的連接能夠斷開；

所述第二儲能層和第一儲能層能夠通過外部用電線路連接而能夠使活性物質B發生第二可逆反應的逆反應而產生電子并能夠將產生的電子通過所述用電線路傳遞至第二儲能層，第一儲能層得到電子后而能夠使活性物質A發生第一可逆反應的逆反應。

作為優選技術方案，所述光陽極含有具有氧化還原性的物質C，所述物質C的氧化還原電位高于所述活性物質A的氧化還原電位，所述第一可逆反應和第二可逆反應均為氧化還原反應，第一可逆反應的正反應為氧化反應，第一可逆反應的逆反應為還原反應，第二可逆反應的正反應為還原反應，第二可逆反應的逆反應為氧化反應。