通过先进的氧化,通过高效和可扩展的直接再生耗尽的分层阴极材料
Wen Chen1,2, Junfeng Li1, Haocheng Ji1
1Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University, Shenzhen, 518055, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|January 14, 2025
概括
这项研究引入了一种先进的氧化方法,用于回收使用过的离子电池阴极. 这种新的策略有效地再生了阴极材料,提高了它们的性能和工业电池回收的经济可行性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 可持续化学 可持续化学
背景情况:
- 使用过的离子电池 (LIB) 的直接回收对于可持续性至关重要.
- 固态再生面临着由于阴极表面降解和杂质造成的挑战,阻碍了离子补充.
- 现有的方法经常与工业可扩展性和与当前制造工艺的兼容性作斗争.
研究的目的:
- 开发一种先进的氧化策略,以有效地再生已耗尽的LIB阴极材料的固态再生.
- 为解决阻碍离子补充的表面结构退化和界面杂质的问题.
- 为工业应用证明拟议的回收方法的可扩展性和经济可行性.
主要方法:
- 利用先进的氧化策略,利用过氧化 (H2O2) 分解生成 (•OH) 和超氧化 (•O2-) 自由基.
- 为氧化过程利用已耗尽的分层阴极材料固有的催化活性.
- 将该策略应用于LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2和工业LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2黑质量.
主要成果:
- 氧化策略有效地提高了Ni的价值状态,修改了表面微观结构,并消除了含的杂质.
- 再生LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2阴极在0.1°C时实现了206mAhg-1的特定容量.
- 一个使用再生LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的3.1Ah袋式电池在500个循环后显示出74%的容量保留,证明了出色的耐用性.
结论:
- 提出的先进氧化策略是一种可行且可扩展的方法,用于固态再生已耗尽的LIB阴极材料.
- 这种方法显著提高了阴极性能和周期寿命,使其适合于工业电池回收.
- 技术经济分析证实了该战略的低能耗,最小的环境影响,以及电池回收行业的高经济可行性.
