使用済みのリチウムイオン電池カトドの直接再生を可能にする表面構造のトポタクシー変換

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• 持続可能なエネルギー

背景:

• リチウムイオン電池 (LIB) の使用は資源と環境の問題を引き起こします.
• LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 (NCM523) の直接的なリサイクルは,Li+輸送を妨げる表面フェーズによって妨げられています.
• これはリチウムの補充が不足し,再生カトッドの性能が低下します.

研究 の 目的:

• 消費されたNCM523カトドの再生のための効果的な方法を開発する.
• 表面岩塩/スピネル相によって引き起こされるリチウム+輸送の制限を克服する.
• 再生されたLIBカトドの容量とサイクル性能を改善する.

主な方法:

• 岩塩/スピネル相をNi0.5Co0.2Mn0.3(OH) 2にトポタキス的に変換する.
• その後,NCM523のカトド構造に戻す.
• 静電抵抗を軽減した変形チャネルを通してLi+の輸送を容易にする.

主要な成果:

• 移動の障壁が低い高質量リチア化プロセスを達成した.
• リジェネレーション中のLi+補充が著しく改善された.
• 再生されたカトッドは,原始の商用カトッドに匹敵する電気化学的性能を示した.
• 様々な使用済みNCMとLiCoO2カトッドに適用可能なことが実証されています.

結論:

• 提案された方法は,リチウム+輸送チャネルを最適化することで,使用済みLIBカトドを効果的に再生します.
• このアプローチは,LIBのリサイクルを強化するための新しい視点を提供します.
• この技術は多用途で,異なるカトド化学に適用できます.