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?倫敦大學(xué)Adv. Sci.：粘合劑工程改性CEI實(shí)現(xiàn)高性能水系鋅離子電池

穩(wěn)定的正極-電解質(zhì)界面（CEI）對水系鋅離子電池（AZIBs）至關(guān)重要，但目前對它的研究卻很少。商業(yè)粘結(jié)劑-聚偏氟乙烯（PVDF）被廣泛使用，但沒有詳細(xì)研究其在AZIBs中的適用性。

倫敦大學(xué)學(xué)院何冠杰、Ivan P. Parkin等開發(fā)了一種水溶性粘結(jié)劑，它有助于原位形成CEI保護(hù)層，并調(diào)整界面形態(tài)。

圖1 原位形成CEI

研究顯示，通過將多糖海藻酸鈉（SA）與疏水的聚四氟乙烯（PTFE）相結(jié)合，可以將表面形態(tài)和電荷存儲動力學(xué)從擴(kuò)散控制過程限制為電容控制過程。從動力學(xué)和熱力學(xué)角度進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究表明，SA的COO-作為陰離子聚電解質(zhì)促進(jìn)了Zn²⁺的吸附；同時(shí)，PTFE骨架上的氟原子提供了疏水性以打破脫溶劑化困境。

圖2 恒流充放電性能

因此，與PVDF/NMP相比，使用新開發(fā)的粘結(jié)劑的AZIBs在0.1 A g^-1時(shí)表現(xiàn)出≈6.1%的高比容量，特別是在2 A g^-1時(shí)，容量比使用PVDF的AZIBs高47.5%。此外，由于在正極上形成了原位保護(hù)層，該雙功能粘結(jié)劑在電流密度為2 A g^-1的情況下，經(jīng)過1000次循環(huán)后表現(xiàn)出99.1%的卓越容量保持率。此外，與PVDF/NMP相比，該混合粘結(jié)劑還降低了成本，這是一種修改界面形態(tài)的通用策略，可以擴(kuò)展到其他水系多價(jià)金屬離子電池。

圖3 理論計(jì)算及CEI處的動力學(xué)示意

Cathode–Electrolyte Interface Modification by Binder Engineering for High-Performance Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202205084

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