光电转换技术实现了从太阳能到电能的直接转换，是我国推进能源革命、应对气候变化、实现“双碳”发展的重要途径之一。近年来，随着电网系统、人工智能设备和可穿戴自供电小型电子产品的发展，集成一体式光充电电池（integrate-prbs：iprbs）得到了国内外科研人员的广泛关注。这种先进的iprbs系统不但具有更高的理论能量转换/存储效率，还简化了设备配置，提供了良好的安全性、小型化、便携性和灵活性等诸多优势，iprbs也有望赋予传统电池智能化功能，拓宽其在智能电子、光电子和传感器领域的应用，如自供电光电传感器等，展现出广阔的应用前景。
近日，我院绿色能源材料团队杨思源副研究员联合广州大学彭锋教授、岭南师范大学周小松教授等人以“因果导向思维”方式，提出在ipr-lisbs中引入石墨烯负载硫化镉（rgo/cds）光电极，利用“可溶性多硫化物导致lisbs循环稳定性差”与“cds的光活性优异但需‘牺牲剂’增强其抗光腐蚀稳定性”两者之间的问题交叉点，构成“取长补短”增效机制。
研究发现：rgo/cds的光催化效应不但能有效地锚定多硫化物以减小穿梭效应、提高iprlbs的能量转换效率与稳定性，多硫化物的存在实际上也提高了cds的光腐蚀稳定性。实验结果表明，rgo/cds光电极组成的ipr-lisbs在高电流密度（1c）下放电比容量提升至971.30 ma h g-1，相较于暗条件下提升了113.3%。值得一提的是，prlsbs仅经过1.5小时的光照即可维持21小时的放电过程，实现了高达5.04%的太阳能至电能转换效率。该研究成果以research article形式在国际顶级期刊angew. chem. int. ed. （中科院一区top，影响因子if = 16.6）上发表（论文相关信息：）。
论文第一作者为我院硕士研究生杨甜珍。论文通讯作者包括我院杨思源副研究员，广州大学彭锋教授、岭南师范大学周小松教授。
（a）光催化效应、（b）吸附效应、（c）光照射效应和（d）光热效应对rgo/cds吸附li2s6性能影响的uv-vis对比光谱图及实物数码照片，（e）光照下热成像示意图，照明和非照明条件下rgo/cds吸附li2s6后高分辨xps对比：（f）li 1s、（g）cd 3d、（h）s 2p。
（a）无任何外部电源条件下，光充-暗放与自充-暗放恒流放电曲线，（b）电池的循环稳定性和光响应稳定性，（c）光照和黑暗条件下的倍率性能，（d）0.2 ~ 5 c不同电流密度下的容量增加百分比，0.2 c（e）、1 c（f）和3 c（g）恒流充放电曲线、（h）1c电流密度下，电池的循环稳定性和光响应稳定性。
（a）光照射和（b暗条件）下的电池充放电曲线（电流密度：0.2c），分别是照明和未照明的li-s电池，（c）光、（d）暗条件下rgo/cds光电极的原位拉曼光谱等高线图，（c）光、（d）暗条件下rgo/cds光电极的原位拉曼光谱等高线图的电势瀑布图。红色：放电；蓝色：充电。
（a）rgo/cds基锂硫电池的光辅助放电（上）和充电（下）电荷转移示意图，光生电荷反应方程，（c）go、（d）rgo/cds（暗）和（e）rgo/cds（光）对多硫化锂转化性能示意图。
此研究工作得到了岭南现代农业项目实验室（nz2021029）、国家自然科学基金（21802046, 21972048）、广东省自然科学基金（2023a1515012033）、广西重点研发计划（2023ab03138）和广西低碳能源材料重点实验室开放项目等资助。
（文/图 高琼芝 初审/梁雅晶 复审/杨卓鸿 终审/田立）
