江西理工大学最新研究：一石二鸟：锌电池中废弃铜箔一步再生，用于无枝晶锂沉积集流体
论论资讯 ｜ 2024-04-27 ｜
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Journal of Colloid and Interface Science
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One-stone, two birds: One step regeneration of discarded copper foil in zinc battery for dendrite-free lithium deposition current collector
Lin Ting-Ting; Zhang Qian; Zhang Xu; Ma Peng-Jun; Yang Juan; Chen Jiang-Tao; Yang Bing-Jun; Xie Zheng-Yang; Li Hui; Liu Bao
Published：2024-04-21
DOI：10.1016/j.jcis.2024.04.142
研究背景
随着对电化学储能的需求不断增长，废旧电池的产生问题日益严重，最近对宝贵电池组件的回收利用引起了人们的极大关注。在所有电池组件中，铜箔被广泛用作锌金属电池（ZMBs）中稳定的锌镀和剥离的电流收集器，这是因为金属铜和锌之间的完美晶格匹配，在循环过程中伴随着多种铜锌合金组分的形成。
研究内容
最新研究报告了一种“一石二鸟”的新策略，通过一种简单的热处理步骤来振兴废弃的锌金属电池中的铜箔，进一步获得一个具有多种铜锌合金组分的锂亲和力电流收集器（Cu<sub>x</sub>Zn<sub>y</sub>-Cu）。这种复苏的Cu<sub>x</sub>Zn<sub>y</sub>-Cu电流收集器极大地降低了锂成核过电位，实现了均匀的锂沉积，并进一步抑制了锂枝晶的生长。废弃铜箔表面形成的多种Cu<sub>x</sub>Zn<sub>y</sub>合金相在首个循环中表现出仅为15 mV的低Li成核过电位。
研究意义
理论计算表明，与纯Cu箔相比，CuZn<sub>5</sub>、CuZn<sub>8</sub>、Cu<sub>0.61</sub>Zn<sub>0.39</sub>和CuZn的多种合金组分具有与锂原子的低吸附能量，分别为-2.17、-2.55、-2.16和-2.35 eV，从而降低了锂成核过电位。由Cu<sub>x</sub>Zn<sub>y</sub>合金电流收集器组成的全电池，与沉积5 mAh cm<sup>-2</sup>金属锂阳极结合LiFePO<sub>4</sub>（LFP）阴极，在0.5 C电流下经过110个循环后，显示出125.6 mAh/g的可逆容量，容量保留率为85.1%。这项工作提出了一种有前途的策略，用于再生可充电电池中的废弃铜箔。
希望这篇文章能让中学生更好地了解电池回收利用的重要性和科学研究的创新成果。
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