​伦敦大学Adv. Sci.：粘合剂工程改性CEI实现高性能水系锌离子电池

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稳定的正极-电解质界面（CEI）对水系锌离子电池（AZIBs）至关重要，但目前对它的研究却很少。商业粘结剂-聚偏氟乙烯（PVDF）被广泛使用，但没有详细研究其在AZIBs中的适用性。

伦敦大学学院何冠杰、Ivan P. Parkin等开发了一种水溶性粘结剂，它有助于原位形成CEI保护层，并调整界面形态。

图1 原位形成CEI

研究显示，通过将多糖海藻酸钠（SA）与疏水的聚四氟乙烯（PTFE）相结合，可以将表面形态和电荷存储动力学从扩散控制过程限制为电容控制过程。从动力学和热力学角度进行的实验研究表明，SA的COO-作为阴离子聚电解质促进了Zn²⁺的吸附；同时，PTFE骨架上的氟原子提供了疏水性以打破脱溶剂化困境。

图2 恒流充放电性能

因此，与PVDF/NMP相比，使用新开发的粘结剂的AZIBs在0.1 A g^-1时表现出≈6.1%的高比容量，特别是在2 A g^-1时，容量比使用PVDF的AZIBs高47.5%。此外，由于在正极上形成了原位保护层，该双功能粘结剂在电流密度为2 A g^-1的情况下，经过1000次循环后表现出99.1%的卓越容量保持率。此外，与PVDF/NMP相比，该混合粘结剂还降低了成本，这是一种修改界面形态的通用策略，可以扩展到其他水系多价金属离子电池。

图3 理论计算及CEI处的动力学示意

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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