鈷酸鋰材料被廣泛用于鋰離子電池的正極。隨著鋰電池數量逐年攀升,廢舊鈷酸鋰的處置成為問題。近日,中國科學院合肥物質院固體所環(huán)境與能源納米材料中心(以下簡稱“中科院合肥固體所材料中心”)在廢舊鈷酸鋰升級為高壓鈷酸鋰正極材料的研究中取得了新進展,成功地將廢舊鈷酸鋰直接再生為4.6 V高壓鈷酸鋰,對實現(xiàn)鋰離子電池行業(yè)的綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展具有重大的經濟價值和生態(tài)意義。
鈷酸鋰憑借其出色的體積能量密度、良好的倍率性能和穩(wěn)定的循環(huán)性能,在計算機、通信和消費電子市場中始終占據著不可替代的地位。在金屬資源逐漸枯竭等形式下,廢舊鈷酸鋰電池如何有效再生利用?
對于這一現(xiàn)實問題,中科院合肥固體所材料中心研究人員提出了一種濕化學浸漬/固相燒結以及磷化策略,成功修復了廢舊鈷酸鋰中受損的層狀結構。升級后的鈷酸鋰在4.6 V電壓下具有優(yōu)異的電化學性能,包括高比容量、良好的循環(huán)穩(wěn)定性等,性能優(yōu)于商業(yè)鈷酸鋰正極材料。
此外,研究人員結合原位X射線衍射技術、GITT測試以及DFT密度泛函理論計算結果,詳細分析了高壓鈷酸鋰充放電過程中的反應機制。該研究中設計的多重表面改性與體相摻雜策略,為退役鈷酸鋰直接升級再造成下一代高性能正極材料提供了重要指導。
合報科學+融媒體工作室
合肥通客戶端-合報全媒體記者 劉小容