【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，東北大學(xué)冶金學(xué)院李犁教授團(tuán)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(jìn)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(xué)為第一完成單位，博士研究生高廣營為第一作者。
 

　　該團(tuán)隊提出了一種基于氧自由基(O?)輔助的結(jié)構(gòu)修復(fù)策略以實(shí)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(jìn)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(dǎo)產(chǎn)生的表面氧空位促進(jìn)了Li+的補(bǔ)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(xué)過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定能力，實(shí)現(xiàn)了正極材料層狀結(jié)構(gòu)的完整修復(fù)與電化學(xué)性能的高效再生。團(tuán)隊通過選用綠色試劑H2O2，使用簡單的水熱退火工藝，同步實(shí)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(fù)，同時促進(jìn)表面氧空位的形成，為后續(xù)Ti4+摻雜降低了擴(kuò)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(dá)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(jì)且無污染的新方案。東北大學(xué)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(fù)策略設(shè)計理念及電化學(xué)性能