近日，我院李玲教授在《Energy Storage Materials》发表光充电水系锌离子电池新进展。相关工作“Bifunctional Quaternary Quantum Dots Enabled Carrier-oriented-channel and Broad-spectrum-energy Storage of ZnCuInSe-VO2 Heterojunction Cathode-based Photo-rechargeable Zinc-ion Batteries”以河北大学第一单位发表在国际期刊《Energy Storage Materials》（2025, 104568），博士生刘双安为论文第一作者，李玲教授为通讯作者。
太阳能转化与存储技术可以满足多功能自供电便携应用的快速发展和新旧能源的兴衰换代。当前，安全、自发且高效的光充电水系锌离子电池（photo-ZIBs）已成为太阳能存储领域的前沿热点。然而，photo-ZIBs一直受到光谱利用率低的局限。如何更广谱地吸收可见光中的长波甚至近红外光，实现更充分的光电转换与高效储能，是photo-ZIBs性能提升的重要方向。探索能将高储锌能力与宽光谱响应有效结合的正极材料是重要的突破点所在，以最终实现对太阳能更全面地吸收和利用。
本文首次将ZnCuInSe四元胶体合金量子点成功应用于photo-ZIBs中，以显著展宽光吸收波长范围与倍增载流子数量。ZnCuInSe量子点优异的吸收边（~1100 nm）将基于VO2(<550 nm)的photo-ZIBs的光利用范围扩展到全可见光甚至近红外光谱，直接弥补了VO2在黄光、橙光、红光甚至红外光中的吸收不足，同时实现了在VO2基础上从绿光到紫光的光吸收叠加。并且ZnCuInSe与VO2之间形成的PN结使VO2成为载流子快速定向移动的新势阱，协同促进了载流子的高效定向移动和photo-ZIBs光辅助充电的自发性。最终获得了47.2%的光增益和438.5 mAh/g的光辅助充电性能（0.2 A /g），显著优于无ZnCuInSe量子点时的24.3%和361.1 mAh/g。在仅以太阳光（AM1.5）作为能量来源的条件下，玉米棒状ZnCuInSe/VO2基photo-ZIBs的光电转换效率达到0.21%，为优化水系锌离子电池的光充电性能提供了新的可能，有望应用于未来自供电集成设备和全自动系统的开发。
该研究工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金、河北大学多学科交叉重点基金项目等经费的资助。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104568.
