中国科学院院士成会明:推动废旧锂离子电池材料直接再生回收( 二 )


第三种直接回收方法是修复失效的磷酸铁锂正极材料及其氮修饰 。失效的磷酸铁锂中存在明显的锂空位和锂铁反位缺陷 。研究者开发出了多功能溶剂且添加锂源,通过水热或短暂煅烧的方式对锂空位或锂铁反位缺陷进行了同步修复,从而使其电化学性能得到了明显的改善,其界面稳定性、倍率性能和高低温性能有了显著提高 。

中国科学院院士成会明:推动废旧锂离子电池材料直接再生回收

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与此同时 , 通过氮掺杂 , 提升了磷酸铁锂的循环稳定性和高倍率特性 。
此外,成会明院士还介绍了回收流程闭环化 。所谓回收流程闭环化 , 是锂离子电池正负极材料的协同修复 , 在正极直接修复的基础上,兼顾负极石墨的再生 。
研究团队发现,废旧电池中所包含的锂盐正好可以回补到正极材料中,从而实现闭环回收 。
以钴酸锂正极材料为例,由于失效的钴酸锂的晶体存在边缘缺陷,对碳酸锂分子的吸附能力大大增加 , 失效的钴酸锂对碳酸盐分解具有一定的催化作用 , 使碳酸锂更容易重新进入到钴酸锂的层间 。
不仅如此 , 成会明介绍,通过直接回收法生成的材料还可以转化到其他应用领域 , 从而提高电池材料回收的价值 。
例如将镍钴锰三元材料转化为催化剂 。研究者废旧三元锂正极材料中的镍锰钴过渡金属溶解到酸溶液中,获得过渡金属前驱体溶液 , 然后再将前驱体溶液分散到活性炭载体上,通过快速热辐射法将其转化为纳米催化剂颗粒 。
将这一催化剂用于锌-空气电池中 , 电化学测试发现,该催化剂表现出优异的电化学性能,包括高的放电电压、高放电容量、长循环和高功率密度 。将镍锰钴电催化剂电极组装到柔性锌-空气电池中,电池有稳定的开路电压,可以点亮LED灯 , 给移动手机充电 。
在演讲的最后,成会明院士指出 , “建立电池回收与利用体系是一个系统工程 , 需要立法、储运、回收技术、便于回收的电池设计、可溯源性多方面的协同创新,需要多学科交叉,包括材料、机械、信息等领域的协同发展 。未来理想的回收体系 , 应该是电池全生命周期可溯源、拆解分选自动化、电池材料直接再生等创新技术的集成 。”

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