Upcycled Co 3 O 4 Nanorods From Spent LiCoO 2 Batteries as Robust Catalysts for Enhanced Kinetics in Li–CO 2 Battery Cathodes

材料科学 过电位 纳米棒 阴极 电池(电) 双功能 催化作用 化学工程 电化学 纳米技术 合理设计 密度泛函理论 储能 热液循环 电流密度 交换电流密度 双功能催化剂 能量转换 电催化剂 可持续能源
作者
Fei Hua,Kang Wu,Yuhang Ren,Jingyu Xu,Qinghua Deng,Tianyu Wang
出处
期刊:ChemistrySelect [Wiley]
卷期号:11 (1) 被引量:3
标识
DOI:10.1002/slct.202504838
摘要

ABSTRACT Rational recycling of spent lithium‐ion batteries (LIBs) into high‐value functional materials represents a sustainable strategy for resource conservation and environmental protection. Herein, a facile and scalable approach for the upcycling of discarded LiCoO 2 cathodes from 3C electronic waste into catalytically active Co 3 O 4 nanorods is demonstrated by direct hydrothermal transformation of Co 2+ ions. When employed as a cathode catalyst in Li─CO 2 batteries, the upcycled Co 3 O 4 nanorods exhibited superior electrocatalytic activity toward both CO 2 reduction and evolution reactions. The batteries delivered enhanced electrochemical performance, including high specific capacity (7785 mA h g −1 ), improved discharge voltage plateau (2.58 V), reduced overpotential (1.27 V), and significantly extended cycle life (>147 cycles) at a current of 100 mA g −1 . Density functional theory calculations were integrated with experimental analyses to elucidate the origin of the enhanced performance, revealing the unique electronic structure and surface properties of the Co 3 O 4 nanorods facilitate favorable adsorption/desorption of key reaction intermediates, lowering the reaction energy barriers and promoting efficient bifunctional catalysis. This work not only presents a practical pathway for the functional upcycling of spent LIBs into advanced energy materials but also provides valuable insights into the rational design of efficient catalysts for metal‐CO 2 batteries.

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