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Chang Wang1, Xiangkai Kong1, Lizhi Wang1

  • 1School of Materials and Physics & Center of Mineral Resource Waste Recycling, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu, 221116, China.

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|August 30, 2025
PubMed
Resumen

Las baterías gastadas de fosfato de hierro de litio (LFP) se reciclan en electrocatalizadores avanzados de reacción de evolución de oxígeno (OER). Este método sostenible transforma los residuos de las baterías en catalizadores de alto rendimiento para la división del agua, mejorando la rentabilidad.

Palabras clave:
Reciclaje de materiales de las bateríasLa electrocatálisisHeterojunciónMecanismo de oxígeno en redActivación de la superficie

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Área de la Ciencia:

  • Ciencias de los materiales
  • La electroquímica
  • Química sustentable

Sus antecedentes:

  • El retiro a gran escala de las baterías de fosfato de litio y hierro (LFP, por sus siglas en inglés) requiere estrategias sostenibles de reciclado y reutilización.
  • La naturaleza inerte de los materiales gastados de LFP limita su aplicación directa en la catálisis.
  • El desarrollo de electrocatalizadores eficientes para la reacción de evolución del oxígeno (OER) es crucial para las tecnologías de división del agua.

Objetivo del estudio:

  • Desarrollar una estrategia orientada a la estructura para el reciclaje de baterías gastadas de LFP en electrocatalizadores OER de alto rendimiento.
  • Investigar el mecanismo del catalizador reciclado en electrolitos que contienen cloruro.
  • Evaluar la viabilidad económica del método de reciclaje propuesto.

Principales métodos:

  • Oxidación suave en el aire del LFP gastado para formar Li3Fe2 ((PO4) 3 (LFP ((III)) con nanodotes α-Fe2O3.
  • Crecimiento selectivo espacial de NiO en α-Fe2O3 para crear heterojunciones p-NiO/n-Fe2O3.
  • Análisis in situ Raman y XPS para estudiar los mecanismos catalíticos y la estabilidad del material.
  • Pruebas electroquímicas en electrolitos que contienen cloruro para evaluar el rendimiento y la durabilidad de los OER.

Principales resultados:

  • El catalizador LFP (III) /NiO reciclado exhibe una heterojunción p-NiO/n-Fe2O3 bien definida.
  • El catalizador demuestra una actividad OER eficiente con bajos sobrepotenciales (268 mV a 10 mA cm-2 y 292 mV a 100 mA cm-2).
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  • El análisis tecnoeconómico muestra una mejora de la rentabilidad seis veces superior a la del reciclado convencional.

Conclusiones:

  • Una nueva estrategia de eficiencia energética transforma las baterías gastadas de LFP en electrocatalizadores OER avanzados.
  • El catalizador desarrollado ofrece un rendimiento y una durabilidad superiores en electrolitos desafiantes.
  • Este enfoque une la gestión de residuos de baterías con el diseño de catalizadores funcionales, promoviendo la química de materiales sostenibles y las aplicaciones de escisión de agua.