隨著電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量的不斷增長(zhǎng),使用LiFePO4(LFP)正極組裝的廢舊鋰離子電池將在未來(lái)幾年內(nèi)退役,這對(duì)其高效環(huán)保的回收利用提出了重大挑戰(zhàn)。而廢舊LFP正極不能再利用的主要原因是鋰離子損失引起的晶格缺陷和應(yīng)力積累引起的結(jié)構(gòu)缺陷。
?近日,西南科技大學(xué)宋英澤團(tuán)隊(duì)提出了一種丙三醇直接再生廢舊LFP的修復(fù)策略。該團(tuán)隊(duì)利用國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室軟X射線(xiàn)成像光束線(xiàn)站(BL07W)證明了丙三醇能有效修復(fù)LFP正極材料的晶體缺陷。同步輻射X射線(xiàn)三維納米斷層掃描測(cè)試的三維可視化顯示真實(shí)的描述了廢舊LFP直接再生修復(fù)前后的相分布,同時(shí)還可以獲取相關(guān)定量信息。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),丙三醇中豐富的羥基作為電子供體,有助于降低Fe(III)的含量和修復(fù)Fe-Li反位缺陷(FeLi)。此外,丙三醇的螯合特性能有效干預(yù)廢舊LFP中由于結(jié)構(gòu)分解產(chǎn)生的微小顆粒,抑制大顆粒的奧斯瓦爾德熟化效應(yīng)并促進(jìn)小顆粒的晶界結(jié)合,生成具有均勻晶粒尺寸的層狀微晶,從而在退火后恢復(fù)其形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)。因此,再生工業(yè)LFP黑粉表現(xiàn)出優(yōu)異的儲(chǔ)鋰性能。特別地,在5.0 C的倍率下循環(huán)500次后,電池放電容量為123.2?mA·h·g–1,保持率為93.1%。這項(xiàng)工作提供了修復(fù)工業(yè)LFP的可行策略,具有重要的學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用價(jià)值。

圖1?(a)軟X射線(xiàn)成像原理示意圖
(b)不同旋轉(zhuǎn)角度下LFP基板中FP的同步輻射X射線(xiàn)三維納米成像結(jié)果
相關(guān)工作以“Direct Regeneration of Industrial LiFePO4?Black Mass Through A Glycerol-Enabled Granule Reconstruction Strategy”為題,發(fā)表在A(yíng)ngew. Chem. Int. Ed. 2024, e202418198上。
全文鏈接:https://doi.org/10.1002/anie.202418198