合肥研究院废旧锂离子电池直接再生研究获进展

日期： 2023-08-25

浏览次数: 23

来源：合肥物质科学研究院

近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所在废旧钴酸锂电池直接再生为电化学性能优异的正极材料研究中取得新进展。通过一种简单的“一石三鸟”固相烧结策略，可有效地将废旧钴酸锂（D-LCO）回收升级为高性能的正极材料高压钴酸锂（MNS-LCO）。相关研究成果发表在《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）上。

锂离子电池具有高能量密度、长寿命、低成本、低自放电等特点，广泛应用于便携式电子产品、电动汽车、电网级储能系统等领域。其中，钴酸锂由于固有的高能量密度以及方便大规模生产等优点，在便携式电子器件中占据主导地位。而全世界每年废弃的便携式电子产品中产生的废旧锂离子电池超过10万吨，若处理不当，将造成严重的环境危害和宝贵金属资源的浪费。同时，随着人们对电池能量密度需求不断增加，提升截止电压成为提高能量密度最有效的策略之一。因此，如果将废旧钴酸锂回收再生为高压钴酸锂，不仅实现了金属资源的可持续利用，而且可以满足高压钴酸锂材料的发展趋势。

传统的回收技术主要以火法冶金和湿法冶金为基础，提取有价金属成分制备相应的前驱体。然而，火法冶金过程涉及高温还原煅烧和分解钴酸锂为混合合金，需要消耗大量的能量。湿法冶金工艺采用酸浸替代高温还原阶段，但强酸和还原试剂的大量消耗增加了整个操作的成本，同时不可避免地会产生二次污染（如废酸）。总体而言，现有的火法冶金和湿法冶金工艺缺乏经济可行性和环境友好性。因此，亟需探索绿色、节能、无损的锂离子电池直接再生策略。

基于此，研究采用“一石三鸟”的固相烧结方法，以碳酸锂、硫脲和乙酸锰分别作为锂源和掺杂剂，同时实现成分/结构缺陷修复（补锂）、外表面重建（表面包覆硫酸锂涂层）以及元素掺杂（Mn掺杂到Co位以及N、S掺杂到Li层中）三重效应耦合，将废旧钴酸锂电池升级为高压MNS-LCO正极材料。研究通过修复D-LCO存在的成分/结构缺陷、表面晶格氧逸出和结构畸变等问题，确保再生MNS-LCO的电化学性能优于未受损的钴酸锂材料。MNS-LCO在截止电压为4.5 V、电流倍率为0.2 C时的容量为188.2 mAh/g；当电流倍率为0.5 C时具有优异的循环性能，100圈循环后的容量保持率为92.5%，300圈后容量保持率为86.4%。同时，来自不同厂家或不同失效程度（Li/Co比）的废旧钴酸锂正极材料均可有效地升级为高性能锂离子电池，证实了“一石三鸟”的固相烧结策略具有通用性。此外，研究采用原位XRD和DFT理论计算等方法探讨了充放电过程中材料内在的结构演变和潜在的再生机理。该工作有望为废旧锂离子电池回收再生和升级再造成具有长期循环稳定性的高能量密度电池提供新思路。

上一篇：稀土功能材料领域重大科技成果及技术创新需求发布下一篇：中国科大研制高抗氨毒化的燃料电池阳极

Hot News / 相关推荐

南京大学团队：“燃气蒸汽联合循环机组全工况超低排放催化技术研究与应用”项目取得突破

2025 - 10 - 29

点击次数: 19

来源：中国稀土网近日，中国稀土学会理事、催化专业委员会委员、南京大学董林教授团队联合大唐南京热电有限责任公司攻坚的“燃气蒸汽联合循环机组全工况超低排放催化技术研究与应用”科技项目取得圆满成功。该项目成功破解了燃机在启停、低负荷等复杂工况下氮氧化物排放控制的行业瓶颈，标志着我国在燃气发电环保领域取得了新进展。面对机组启停及低负荷阶段出现的剧烈温度波动、高空速、高湿度等极端复杂工况，董林教授团队充分发...

白云鄂博矿产资源开发利用实现三项技术突破

2025 - 10 - 29

点击次数: 20

来源：中国稀土网近日，包钢集团矿山研究院科研团队传来捷报，依托包钢集团重点科研项目与深地科技国家重大专项，针对白云鄂博复杂共伴生矿开发难题，科研团队在铌资源精细化利用领域取得“快速检测、精准定位、质量预报”三大技术突破，对增强国家战略资源安全保障能力具有积极意义。快速检测“CT扫描仪”为破解白云鄂博复杂共伴生矿在采矿作业过程中存在的传统理化分析时间长、指导现场生产不及时等问题，科研团队成立多元素快...

巴西坎波格兰德稀土矿等项目进展

2025 - 10 - 28

点击次数: 30

来源：中国稀土网 1、埃奎诺克斯资源公司（Equinox Resources）在巴西的坎波格兰德项目（Campo Grande）钻探证实一个浅部稀土成矿系统。中段钻探在1米深处见矿14米，总稀土氧化物（TREO）品位0.4022%，磁体稀土氧化物（MREO）占比为26%。北部钻探在45米深处见矿15米，TREO品位0.3268%，MREO占比21%。该矿临近巴西稀土公司（Brazilian Ra...

内蒙古自治区工信厅召开三季度全区重点工业行业经济运行座谈会

2025 - 10 - 27

点击次数: 50

来源：中国稀土网10月22日，内蒙古自治区工信厅副厅长杨茂盛主持召开三季度全区重点工业行业经济运行座谈会，围绕当前各重点行业发展形势、前三季度运行情况、存在的问题及对全年走势的判断展开交流，研究推动行业高质量发展相关工作。会上，自治区钢铁有色金属工业协会、有色金属产业促进会、稀土行业协会、水泥协会、石油和化学工业协会、氟硅产业促进会、氯碱行业协会、现代煤化工产业链促进会、光伏装备产业促进会、低空经...