廢舊鋰離子電池的回收對于可再生能源技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，因?yàn)樗龠M(jìn)了資源再利用和環(huán)境保護(hù)。由于戰(zhàn)略元素的高度集中，回收正極材料尤為重要。然而，傳統(tǒng)的正極材料回收方法由于能耗高和操作時(shí)間長，往往效率低下。

圖1 方法示意及材料表征

南方科技大學(xué)萬佳雨等提出了一種高效的、一步到位的、無損的方法，可以在幾秒鐘內(nèi)再生廢舊鈷酸鋰（S-LCO）正極。與傳統(tǒng)的冶金工藝和基于爐子加熱的直接修復(fù)工藝相比，這種超快修復(fù)方法（URM）利用焦耳加熱，具有高加熱速率、可調(diào)溫度和高冷卻速率的特點(diǎn)，可以大大減少不可避免的熱耗散。

此外，值得注意的是，URM的反應(yīng)溫度相對高于其他傳統(tǒng)的回收方法，這使得S-LCO可以在8秒內(nèi)快速修復(fù)。這種快速的過程不僅最大限度地減少了鋰源在高溫下的損失，同時(shí)也避免了鋰源和容器之間的融化和可能的腐蝕反應(yīng)。

圖2 不同處理溫度的影響

表征結(jié)果表明，盡管采用了快速工藝，退化的正極的體相晶體結(jié)構(gòu)可以完全恢復(fù)，在長期循環(huán)過程中形成的尖晶石Co₃O₄被轉(zhuǎn)化為理想的LCO的層狀結(jié)構(gòu)。此外，再生的LCO的電化學(xué)性能與新鮮的商業(yè)正極材料相當(dāng)。這些結(jié)果表明，URM具有很高的時(shí)間和能源效率，并能在修復(fù)其晶體結(jié)構(gòu)的同時(shí)使廢舊的陰極材料重新鋰化。所提出的方法證明了在電池正極的再生中是一種非常有效和潛在的通用方法。

圖3 用URM法對正極材料進(jìn)行輥對輥修復(fù)的示意圖

Rapid, Direct Regeneration of Spent LiCoO2 Cathodes for Li-Ion Batteries. ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00635