隨著電動汽車銷量的不斷增長,使用LiFePO4(LFP)正極組裝的廢舊鋰離子電池將在未來幾年內(nèi)退役,這對其高效環(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力積累引起的結(jié)構(gòu)缺陷。
?近日,西南科技大學宋英澤團隊提出了一種丙三醇直接再生廢舊LFP的修復策略。該團隊利用國家同步輻射實驗室軟X射線成像光束線站(BL07W)證明了丙三醇能有效修復LFP正極材料的晶體缺陷。同步輻射X射線三維納米斷層掃描測試的三維可視化顯示真實的描述了廢舊LFP直接再生修復前后的相分布,同時還可以獲取相關(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Fe-Li反位缺陷(FeLi)。此外,丙三醇的螯合特性能有效干預廢舊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并促進小顆粒的晶界結(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%。這項工作提供了修復工業(yè)LFP的可行策略,具有重要的學術(shù)和產(chǎn)業(yè)化應用價值。

圖1?(a)軟X射線成像原理示意圖
(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Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202418198上。
全文鏈接:https://doi.org/10.1002/anie.202418198