香港城市大学：屏幕滤波器中与透光和光致发光的微电池组的结合

【章节】锂离子电池目前主要应用于到汽车、手机和手表等，电子器件中。如何取得微米，甚至纳米级别的电池是十分有意义的。如果，需要将扰纳米电池和屏幕装配在一起，将不会大大减少器件的尺寸。目前面对的问题有：（1）维纳电池的制取；（2）电池的透光性；（3）电池的闪烁性能；（4）电池的寿命等问题。

本文的研究增进了维纳电池组与屏幕的融合发展工程进度，制取了具备较好透光性和抗雾能力的光致发光微电池。【成果概述】近日，中国香港城市大学支春义和AndreyL．Rogach（通讯作者）等人，取得一种具备较好透光性和抗雾能力的光致发光微电池。

装配使用水性ZnMnOx／凝吡咯基微电池具备交叉状电极的扁平结构，映射胶体CdTe量子点的光致发光明胶恩电解质和硼砂作为添加剂引进电解液中，这样可以有效地避免了量子点的闪烁猝灭，同时提升了微电池的电化学性能。其器件的能量密度可超过21mWhcm－3。

另外，装配三基色（白－蓝－蓝，RGB）光致发光微电池阵列，需要构建电池彩色滤光片的功能，为电池在屏幕的能源获得应用于。涉及成果以“Light－Permeable，PhotoluminescentMicrobatteriesEmbeddedinTheColorFilterofaScreen”为题公开发表在Energy＆EnvironmentalScience上。【图文简介】图1微电池组的装配和显微结构（a）微电池组装配的示意图；（b）微电池的透光性和雾化效应；（c）以红色LED作为背光的数码照片，有较好的透光性和抗雾能力；（d）光利用微电池和渗入过平的涂覆PET的ITO后，光强度标准化；（e）交叉微电极序的SEM图像；（f）锌负极电沉积的SEM图像；（g）MnOx／PPy负极电沉积的SEM图像；（h）Mn2p的XPS光谱；（i）N1s的XPS光谱。图2加到光致发光的凝胶CdTe量子点的电解液的显微结构图（a）并未加到硼砂的PL稳定性能图；（b）加到硼砂的PL稳定性能图；（c）加到和并未加到硼砂电解液的循环性能对比图；（d）紫外光下，电解液释放出来有所不同颜色的光学照片；（e）加到和并未加到硼砂电解液中锌离子迁入数量的对比图；（f）加到和并未加到硼砂电解液的纳曼光谱；（g）加到和并未加到硼砂电解液的的德拜曲线。

图3μZMB的电化学性能图（a）在0．5mVs－1下，μZMB的CV曲线图；（b）在0．2，0．3，0．4mA·cm－2下，μZMB的恒流充放电曲线图；（c）在0．2mA·cm－2下，μZMB的倍率图及其首次充放电曲线图；（d）μZMB的循环性能图；（e）本文和文献中，电池的体能量密度对比图；（f）数字钟的微电池动力性能的光学图片。图4μZMB的PL性能图（a）在蓝光、绿光和红光太阳光下，μZMB的光学图像；（b）在蓝光、绿光和红光太阳光下，μZMB的PL光谱图；（c）μZMB的红光PL光谱；（d）μZMB的绿光PL光谱；（c－d中，i为电池态；ii为静电态）（e）充放电50圈后，μZMB的PL光谱。（e中，i为红光；ii为绿光）图5屏幕中，色彩滤波器中微电池组的示意图及其性能图（a）色彩滤波器中微电池阵列的设计理论示意图；（b）μZMB的光学图像；（c）紫光太阳光下的μZMB图；（d）RGB像素表明全色示意图；（e）在0．3，0．5和0．8mA下，μZMB阵列的恒放逐电曲线。【小结】本文将扰电池阵列与彩色滤光片融合，明确提出了一种构建电池屏幕配备的最后策略，这是传统LCD屏幕的两个最重要组成部分。

本文用于电极和半透明电解质的交叉结构，研发了水溶性Zn－MnOx／凝吡咯微电池的半透明微电池（μZMB）。水溶性，绿光和红光的CdTe量子点，需要融合蓝光的明胶恩水溶性电解质。使用硼砂诱导Zn2＋离子产生的量子点闪烁淬灭现象，减少电解液中的离子导电性。

本文取得了能量密度高达21mWhcm－3的光致发光μZMB。μZMB阵列装配可作为彩色滤光片中三种主要的RGB颜色升空，可用作全彩表明的电源。在传统电子设备中最耗电量的两个部件，本文使用电池和屏幕可以混合在一起的策略，为研发淋漓尽致紧凑型电子设备铺平道路。

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