【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，東北大學冶金學院李犁教授團隊在退役鋰離子電池正極材料直接再生領(lǐng)域取得重要進展。相關(guān)成果以“Direct regeneration of degraded LiCoO2 cathodes with an O−-assisted structural repairing strategy”為題發(fā)表于材料與冶金頂刊Acta Materialia。東北大學為第一完成單位，博士研究生高廣營為第一作者。
該團隊提出了一種基于氧自由基(O?)輔助的結(jié)構(gòu)修復策略以實現(xiàn)失效鈷酸鋰(LiCoO2)正極的高性能直接再生。通過在傳統(tǒng)水熱過程中引入H2O2并在后續(xù)退火中進行Ti4+摻雜，成功清除了電極表面的有害雜質(zhì)與尖晶石相Co3O4。由O−誘導產(chǎn)生的表面氧空位促進了Li+的補充與后續(xù)Ti4+的均勻摻雜，Ti4+作為結(jié)構(gòu)支柱，提高了電化學過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定能力，實現(xiàn)了正極材料層狀結(jié)構(gòu)的完整修復與電化學性能的高效再生。團隊通過選用綠色試劑H2O2，使用簡單的水熱退火工藝，同步實現(xiàn)了尖晶石相的高效轉(zhuǎn)化、表面雜質(zhì)的清除和裂紋的修復，同時促進表面氧空位的形成，為后續(xù)Ti4+摻雜降低了擴散能壘。而Ti4+的均勻摻雜則提高了再生材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有效抑制了充放電過程中的結(jié)構(gòu)退化與有害相變。再生后的LiCoO2正極材料在1.0 C倍率下展現(xiàn)出141.1 mAh g−1的高可逆容量，300次循環(huán)后容量保持率高達92.9%，性能優(yōu)于原始商業(yè)材料。該策略為退役電池正極材料的高值化回收與再利用提供了一條簡便、經(jīng)濟且無污染的新方案。東北大學分析測試中心為數(shù)據(jù)采集和表征工作提供了重要支撐。
圖1 O?輔助結(jié)構(gòu)修復策略設計理念及電化學性能
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