(Convidado) Reciclagem de Zn para Baterias de Íon de Zinco Recarregáveis

Dispositivos de armazenamento de energia aquosa requerem eletrodos de Zn altamente reversíveis, mas isso tem sido impedido por desafios, incluindo crescimento de dendritos, baixa eficiência, evolução de hidrogênio e corrosão metálica. Aqui, fabricamos com sucesso um eletrodo de pó de Zn reversível através da engenharia do crescimento de cristais de zinco em diferentes solventes a partir de folhas de Zn usadas. Cálculos teóricos demonstram que a energia de adsorção varia entre diferentes solventes na face (002) ou (100) do metal Zn e que um maior espaço de energia favorece uma maior orientação do plano Zn (002). O pó de Zn (002) altamente orientado exibe deposição horizontal, resistência à corrosão, cinética mais rápida e maior vida útil sob descarga profunda (60%) em células simétricas em comparação com Zn menos orientado. Em condições práticas, incluindo baixos índices N/P (1–3), cátodos de alta carga (10–18 mg cm −2) e eletrólito diluído (5–9 μL mg −1), baterias e supercapacitores baseados em pó de Zn altamente (002)-orientado demonstram grande capacidade (∼3 mAh cm −2) e densidade de energia/potência (108 Wh kg −1 /2,317 W kg −1), mostrando promessa para aplicações. E pela primeira vez, também reciclamos baterias alcalinas usadas em baterias de metal Zn recarregáveis através de um simples tratamento térmico de resíduos de eletrodos. O ânodo regenerado de pó de Zn mostra super-zincofilicidade e baixas sobrepotenciais mesmo sob altas taxas (8 mA cm −2) e alta profundidade de descarga (50%), o que pode ser atribuído ao revestimento de uma camada orgânica rica em hidroxilas com abundantes locais de nucleação, bem como alta orientação do plano favorável (002) e comportamento de deposição horizontal induzido. O cátodo regenerado composto de MnO 2 e MnOOH manifesta capacidade aprimorada em comparação com os originais. Sob um baixo índice de capacidade negativa-para-positiva de 3.8 e alta carga de ~10 mg cm −2, os eletrodos regenerados são emparelhados para fabricar baterias de metal de zinco que demonstram altas densidades de energia e potência (94 Wh kg −1, 1349 W kg −1), mostrando potencial para aplicações práticas. Dadas as características sustentáveis, de baixo custo, amigáveis ao meio ambiente e de valor agregado, a estratégia proposta aqui abrirá um novo caminho em direção à reciclagem/upcycling de baterias.