中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所在廢舊鈷酸鋰電池直接再生為電化學(xué)性能優(yōu)異的正極材料研究中取得新進展。通過一種簡單的“一石三鳥”固相燒結(jié)策略，可將廢舊鈷酸鋰回收升級為高性能的正極材料高壓鈷酸鋰。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進能源材料》上。以碳酸鋰、硫脲和乙酸錳分別作為鋰源和摻雜劑，同時實現(xiàn)成分/結(jié)構(gòu)缺陷修復(fù)、外表面重建以及元素摻雜三重效應(yīng)耦合，將廢舊鈷酸鋰電池升級為高壓鈷酸鋰正極材料。研究通過修復(fù)廢舊鈷酸鋰存在的成分/結(jié)構(gòu)缺陷、表面晶格氧逸出和結(jié)構(gòu)畸變等問題，確保再生高壓鈷酸鋰的電化學(xué)性能優(yōu)于未受損的鈷酸鋰材料。研究還發(fā)現(xiàn)，來自不同廠家或不同失效程度的廢舊鈷酸鋰正極材料均可有效升級為高性能鋰離子電池，證實了“一石三鳥”的固相燒結(jié)策略具有通用性。此外，研究采用原位XRD和DFT理論計算等方法探討了充放電過程中材料內(nèi)在的結(jié)構(gòu)演變和潛在的再生機理。該工作有望為廢舊鋰離子電池回收再生和升級再造成具有長期循環(huán)穩(wěn)定性的高能量密度電池提供新思路。

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