One-stone, two birds: One step regeneration of discarded copper foil in zinc battery for dendrite-free lithium deposition current collector

过电位 箔法 集电器 成核 电池(电) 合金 电镀(地质) 化学 电化学 材料科学 镀铜 冶金 化学工程 无机化学 电极 电镀 复合材料 图层(电子) 工程类 物理 热力学 电解质 有机化学 功率(物理) 物理化学 地质学 地球物理学
作者
Tingting Lin,Qian Zhang,Xu Zhang,Pengjun Ma,Juan Yang,Jiangtao Chen,Bingjun Yang,Zheng-Yang Xie,Hui Li,Bao Liu
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:668: 50-58 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2024.04.142
摘要

The ever-growing requirement for electrochemical energy storage has exacerbated the production of spent batteries, and the recycling of valuable battery components has recently received a remarkable attention. Among all battery components, copper foil is widely utilized as a current collector for stable zinc platting and stripping in zinc metal batteries (ZMBs) due to the perfect lattice matching of between metal copper and zinc, which is accompanied by the formation of multiple copper-zinc alloy components during the cycling process. Herein, a novel "two birds with one-stone" strategy through a one simple heat treatment step to revive the discarded copper foil in zinc metal battery is reported to further obtain a lithiophilic current collector (CuxZny-Cu) with multiple copper-zinc alloy components on the surface of the discarded copper foil. Such revived CuxZny-Cu current collector greatly reduces the lithium nucleation overpotential and realizes uniform lithium deposition and further inhibits lithium dendrites growth. The formed multiple CuxZny alloy phases on the surface of discarded copper foil exhibit a low Li nucleation overpotential of only 15 mV at 0.5 mA cm-2 for the first cycle. Moreover, such a CuxZny-Cu current collector could achieve stable cycle for 220 cycles at 0.5 mA cm-2 and 110 cycles at 1 mA cm-2 with a Li plating capacity of 1 mAh cm-2. Theoretical calculations indicate that, compared with pure Cu foil, the formed multiple alloy components of CuZn5, CuZn8, Cu0.61Zn0.39 and CuZn have low adsorption energy of -2.17, -2.55, -2.16 and -2.35 eV with lithium atoms, respectively, which result in reduced lithium nucleation overpotential. The full cell composed of CuxZny alloy current collector with deposition of 5 mAh cm-2 metal Li anode coupled with LiFePO4 (LFP) cathode exhibits a reversible capacity of 125.6 mAh/g after 110 cycles at a current of 0.5 C with capacity retention of 85.1 %. This work proposed a promising strategy to regenerate the discarded copper foil in rechargeable batteries.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
6秒前
光亮静槐完成签到 ,获得积分10
10秒前
麦丰完成签到,获得积分10
11秒前
AS完成签到,获得积分10
12秒前
19秒前
寒冷的月亮完成签到 ,获得积分10
23秒前
穆奕完成签到 ,获得积分10
28秒前
30秒前
27完成签到 ,获得积分10
33秒前
38秒前
点点完成签到 ,获得积分10
39秒前
luluyang完成签到 ,获得积分10
40秒前
瓦尔登包完成签到 ,获得积分10
41秒前
51秒前
风想随心完成签到,获得积分10
54秒前
allen1994完成签到,获得积分10
57秒前
青水完成签到 ,获得积分10
58秒前
1分钟前
chengxue完成签到,获得积分10
1分钟前
juryz完成签到 ,获得积分10
1分钟前
乐观的忆枫完成签到 ,获得积分0
1分钟前
小肥肉发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
有延迟完成签到 ,获得积分10
1分钟前
沙莎完成签到 ,获得积分10
1分钟前
372721759发布了新的文献求助10
1分钟前
单纯向雪完成签到 ,获得积分10
1分钟前
372721759完成签到,获得积分10
1分钟前
又又完成签到,获得积分0
1分钟前
1分钟前
笨笨忘幽完成签到,获得积分0
1分钟前
晨风完成签到,获得积分10
1分钟前
曹国庆完成签到 ,获得积分10
1分钟前
CLTTT完成签到,获得积分0
1分钟前
ww完成签到 ,获得积分10
1分钟前
明天是个大晴天完成签到 ,获得积分10
1分钟前
binghe411完成签到,获得积分10
1分钟前
辣椒小皇纸完成签到,获得积分10
1分钟前
2分钟前
小灰灰完成签到,获得积分0
2分钟前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 5000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
政治传播过程中的外交与说服——以中苏友好协会为例的历史考察 566
Discerning Saints: Moralization of Intrinsic Motivation and Selective Prosociality at Work 500
Handbuch Trainingswissenschaft – Trainingslehre 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7579327
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9158829
关于积分的说明 19592987
捐赠科研通 7162147
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3265669
关于科研通互助平台的介绍 2430687
邀请新用户注册赠送积分活动 2256461