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Nat. Commun.: 集成電解液和界面控制實(shí)現(xiàn)鋰離子電池鈷和鎳選擇性電沉積

分子選擇性金屬分離是鋰離子電池電極可持續(xù)回收利用的關(guān)鍵。然而，具有接近還原電位的金屬對(duì)選擇性電沉積提出了根本性的挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于鈷和鎳等關(guān)鍵元素。

在此，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)香檳分校Xiao Su等人展示了電解液控制和界面設(shè)計(jì)的協(xié)同組合，以在電位依賴(lài)性電沉積過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)鈷和鎳的分子選擇性。通過(guò)系統(tǒng)的分離測(cè)試、電化學(xué)表征、光譜和原位電重量分析，作者闡明了電解液和界面工程對(duì)鈷和鎳電沉積的可調(diào)選擇性的協(xié)同貢獻(xiàn)。

一方面，濃氯化物可以通過(guò)形成不同的陰離子氯化鈷絡(luò)合物（CoCl₄^2-）來(lái)控制形態(tài)，同時(shí)保持Ni的陽(yáng)離子形式（[Ni(H₂O)₅Cl]⁺）。

此外，帶正電的聚電解質(zhì)（即聚二烯丙基二甲基銨）的功能化電極通過(guò)靜電穩(wěn)定改變CoCl₄^2-的遷移率，從而根據(jù)聚電解質(zhì)的負(fù)載量調(diào)整Co的選擇性。

圖1. 電解液和界面控制的協(xié)同效應(yīng)

研究結(jié)果表明金屬選擇性取決于電極電位和聚合物負(fù)載，從而形成一種表面可調(diào)的方法，用于在水溶液中直接分離鈷和鎳。該策略適用于從商業(yè)來(lái)源的鋰鎳錳鈷氧化物電極中回收多組分金屬，所報(bào)道的鈷和鎳的最終純度分別為96.4±3.1%和94.1±2.3%。

此外，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上，確定了背景電解液產(chǎn)生的極限成本，并提出了選擇性電沉積作為電池回收的一種有效分離方法的前景。

圖2. 選擇性電沉積在電池回收過(guò)程中的潛在用途

Selective cobalt and nickel electrodeposition for lithium-ion battery recycling through integrated electrolyte and interface control, Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-26814-7

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/12/9c93e85ee9/

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