[发明专利]一种光驱动充电离子电容器及其制备方法

说明书

本发明提供一种光驱动充电离子电容器及其制备方法，通过制备FTO导电玻璃‑TiO₂‑钙钛矿MAPbI₃结构的光驱动充电阳极，所述光驱动充电阳极包括依次设置的FTO导电玻璃层(1)、TiO₂层(2)和钙钛矿层(3)，再和锌片对电极、硫酸锌电解液共同制得光驱动充电离子电容器。本发明光驱动充电电容器结构简单，原材料容易获得，具有快速升压的优异性能，能对外加负载进行快速充电。本发明光驱动充电电容器具有较大的电容量，且在多次充放电循环之后保持较高的电容水平，在新能源领域有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于锌离子电池储能技术领域，具体涉及一种光驱动充电离子电容器及其制备方法。

背景技术

开发新型清洁能源技术具有很高的需求。太阳能作为一种可持续再生能源，其清洁、高效的特点受到人们的青睐。光充电电池的研究也已经越来越受人们的关注。在电能方面，传统的电池以锂电为主，而传统锂电池过度依赖充电线、充电桩等固定充电装置，导致充电不方便。为解决这一问题，光驱动充电概念应运而生，目前在光驱动充电领域，传统的光驱动充电电池是由太阳能电池和蓄电池两部分组合而成，由于光电转化部分和储能部分单独分开，导致光驱动充电太阳能电池具有体积大、质量大的弊端，所以人们亟需一种能够集光电转化和储能为一体的器件。

发明内容

为了克服现有技术中光驱动充电电池体积大、质量大的缺陷，从而提供一种光驱动充电离子电容器及其制备方法,通过在光照下充电时电解液中的锌离子向光充电阴极运动，放电时锌离子向光驱动充电阳极运动吸附在钙钛矿上，在此电容器中锌离子的往复运动实现在同一种材料下实现光电转化和储能的效果。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案一种光驱动充电离子电容器，其包括光驱动充电阳极、锌片对电极和硫酸锌电解液；所述光驱动充电阳极通过所述硫酸锌电解液与所述锌片对电极连接，所述光驱动充电阳极包括依次设置的FTO导电玻璃层、TiO₂层和钙钛矿层，所述TiO₂层和钙钛矿层均为薄膜状。

优选的，所述钙钛矿层的涂布面积与所述TiO₂层的涂布面积相等。

作为本发明的另一方面，本发明提供一种光驱动充电离子电容器的制备方法，其包括如下步骤，(1)将TiO₂匀浆刮涂在FTO导电面上，高温处理后冷却，得到以TiO₂为基底的FTO导电面；(2)制备钙钛矿溶液；(3)将所述钙钛矿溶液滴加在所述以TiO₂为基底的FTO导电面上，烘干，得到FTO导电玻璃-TiO₂-钙钛矿MAPbI₃结构；(4)将Zn片作为光驱动充电电容器的阴极、FTO导电玻璃-TiO₂-钙钛矿MAPbI₃结构作为光驱动充电电容器阳极，均置于ZnSO₄水溶液电解液中，即得光驱动充电离子电容器。

优选的，所述步骤(1)中，所述高温处理，其为从20℃匀速升至450℃，后降至室温，过程持续为6-9h。

优选的，所述步骤(3)中，所述烘干，其温度为90℃，时间为0.5h。

优选的，所述步骤(3)中所述钙钛矿溶液的浓度为0.1M。

优选的，所述步骤(4)中所述电解液浓度为1M。

优选的，所述匀速，其升温速率为5℃/min。

本发明的有益效果：

1.本发明光驱动充电电容器结构简单，原材料容易获得；

2.本发明光驱动充电电容器具有快速升压的优异性能；

3.本发明光驱动充电锌离子电容器光驱动充电阳极材料均为薄膜状，具有较大的比表面积，能够增大锌离子的吸附率；