【水系锌电】JES：三乙醇胺改性粘合剂对锌负极的协同作用提高水性可充电锌镍电池循
[论文链接]
【作者单位】
天津大学
【论文摘要】
水基可充电锌镍电池（ZnN）由于其安全性和潜在的高能量密度而被广泛认为是锂储能设备的替代品。 然而，目前实用的ARZNB由于锌阳极的固有问题而遭受短路攻击。 在锌阳极的优化方法中，适当的阳极粘合剂工程是一种简单且有竞争力的解决方案，可能需要解决锌枝晶、锌可逆性差以及实际生产中难以放大的问题。 本文通过简单地将三乙醇胺（TEA）与传统粘结剂混合并经过水处理来制备锌负极。 具体来说，它由商业化学添加剂三乙醇胺 (TEA)、聚乙烯醇 (PVA) 基质和聚丙烯酸酯钾 (PAAK) 添加剂组成，以保持水分并帮助溶解 PVA。 TEA有助于实现浆料更好的分散性和润湿性，以及稳定的负极界面结构和更好的耐电解液性。 值得注意的是，该策略证明了 TEA 对负极的均化效果，超越了在电解液中添加添加剂的传统方法。 因此，与传统负极的基准相比，使用该复合粘合剂制备的按比例放大的大面积锌镍软包电池（~3Ah）表现出超长且稳定的恒流循环性能（~1.3V，>450次）。 循环和 1200 小时）以及出色的能源效率和相当大的循环放电负载（~753mA g-1Zn 和~75mA cm-2）。
本文研究了TEA改性粘结剂对锌负极的协同作用，为锌负极的改性提供了一条有前景的途径。
【实验方法】
粘合剂的制备：
首先将1.5g聚乙烯醇粉末溶解于50mL去离子水中，在45℃水浴中加热，并以均匀的转速（~）搅拌直至每个PVA颗粒完全溶解。 然后，在持续搅拌的同时，将0.05g聚丙烯酸钾(PAAK)粉末加入到PVA溶液中，PVA+PAAK溶液逐渐变得粘稠。 然后将0.5g聚四氟乙烯乳液（60wt.PTFE乳液）与粘合胶混合，同时不断搅拌直至粘合胶外观均匀。 此外，在胶水中混合了惰性添加剂，包括0.1g十二烷基苯磺酸钠阴离子表面活性剂和100μL二(丙二醇)二苯甲酸酯增塑剂，以获得更好的延展性和可塑性。
TEA改性粘合剂的制备：
与原胶相比，TEA改性胶的制备工艺与原胶相同，只是在加入PAAK和PTFE的步骤之间滴加0.5 mL液体三乙醇胺，搅拌直至pH调节至9左右。 成品呈半透明状，碱性中等。 配制50mL胶水所需的TEA化学物质的比重（98%）为0.565g。 实际TEA含量约为0.5537 g，摩尔数约为3.71 mmol。 制备负极时，TEA实际含量约为32.59 mg，负极中TEA与7 g ZnO的质量比约为0.47%。
负极片的制备：
与原胶相比，TEA改性胶的制备工艺与原胶相同，只是在加入PAAK和PTFE的步骤之间滴加0.5 mL液体三乙醇胺，搅拌直至pH调节至9左右。 成品呈半透明状，碱性中等。 配制50mL胶水所需的TEA化学物质的比重（98%）为0.565g。 实际TEA含量约为0.5537 g，摩尔数约为3.71 mmol。 制备负极时，TEA实际含量约为32.59 mg，负极中TEA与7 g ZnO的质量比约为0.47%。
【图文摘录】
【主要结论】
本文提出了一种利用多孔NVP作为阳极保护层来补偿锌箔阳极表面固有缺陷的新策略。 研究显示：
(1)少量TEA的引入不仅不会降低电解质的离子电导率，还能提高电极的可逆性，增加电极/电解质界面的离子电导率，降低电荷转移电阻，有效促进锌的均匀沉积。 抑制锌枝晶的形成，延缓电极变形的发生。
(2)TEA的添加使得基于水性复合聚合物粘结剂材料的负极具有良好的负极浆料分散性和润湿性、稳定的界面结构以及干负极更好的电解液耐受性，同时有效提高了有效充电量循环过程中负极的转移和流平效应。
(3)在一定添加量下，TEA在不破坏原胶粘剂原有粘度的情况下，克服了原胶粘剂的结块问题。
总体而言，本文研究的简单策略确实提高了袋式ARZNB电池的长期循环性能，具有巨大的推广应用潜力，为实用锌镍水充电锌负极的优化铺平了便捷的道路。电池。