【儀表網 研發快訊】隨著失效鋰離子電池與日俱增，其回收日益成為學術界和產業界關注的焦點。鋰電材料的濕法和火法回收在環境和經濟效益上依然有較大提升空間，因此直接回收作為一種革命性的回收方法體系被提出。現有直接回收方法依賴加熱、加壓等過程實現鋰化修復，很大程度阻礙了直接回收的規模應用。
近日，清華大學深圳國際研究生院周光敏團隊與中國科學院深圳先進技術研究院研究員、深圳理工大學講席教授成會明院士團隊和上海交通大學梁正團隊合作，在前期電池材料直接回收研究的基礎上，提出從根源上降低修復反應熱力學障礙，從而減少修復過程對外源驅動力的依賴，實現常溫常壓下的直接鋰化。
團隊結合前期大量的實驗結果與理論計算分析，開展了反應中間體設計，設計并合成出戊醇鋰分子，該分子對失效三元材料表面具有高親和性，從根源上降低了修復反應熱力學障礙，從而在常溫常壓下，無需任何外加驅動力(加熱、加壓等)，經過簡單的固液反應即可實現對失效三元材料的均勻鋰化，隨后進行快速熱處理，即可完成失效材料的物相重構與性能恢復。
該方法在實驗室拆解的電池材料以及實際電池廠拆解的正極廢料上均得到了有效性驗證，所得公斤級修復材料的容量與循環性能在已有報道的修復材料中處于最佳水平，并與同類全新商業材料的性能水平相當。
圖1.自發鋰化修復過程中材料的結構變化
由于設計原理上的突破，該方法只需要兩個關鍵步驟即可完成修復，相比于傳統的回收方法以及現有的直接回收方法，具有流程上的便利性、低成本、低排放、高效率等一系列優勢。所得公斤級產物性能與價值較高，使回收方法整體的經濟性大幅提升。本方法將失效電極材料直接修復的規模化向前推進了一步，有望獲得實際應用。
圖2.修復方法的應用與材料性能
近日，相關工作以“利用自發鋰化實現常溫常壓的廢正極材料直接回收”(Direct recycling of spent cathode material at ambient conditions via spontaneous lithiation)為題，發表在《自然·可持續性》(Nature Sustainability)雜志上。
成會明、周光敏、梁正為該論文的通訊作者；上海交通大學助理研究員王俊雄，清華大學深圳國際研究生院2023級博士研究生季昊鋮、2023級博士后李俊峰為論文共同第一作者。研究得到國家自然科學基金委、科技部、廣東省科技廳、深圳市科創委等部門的支持。
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