【废旧LFP回收】Small：可扩展的自上而下方法，通过晶格碎裂-再生回收高度降解的废LiFePO₄—JunweiWang,

文摘 2024-12-30 18:30 北京

【论文链接】

https://doi.org/10.1002/smll.202410050

【作者单位】

华中科技大学等

【论文摘要】

设计高效、可扩展且环保的回收技术对于解决废旧锂离子电池的广泛退役问题至关重要。在这里，引入了一种创新的自上而下的再生方法来恢复高度降解的LiFePO₄的活性。最初，废旧LiFePO₄的晶体结构通过氧化过程被破坏，随后通过还原过程重构LiFePO₄晶格。再生后的LiFePO₄具有均匀的颗粒尺寸和完整的晶格，电化学性能显著提高。具体来说，它在1C时实现了142.6mAh/g的容量，大大超过了用过的LiFePO₄（在1C时仅为55.6mAh/g）。此外，它在450次循环后表现出86.7%的出色保留率，而商业LiFePO₄的保留率为55.8%。更重要的是，使用该技术成功再生了具有不同降解程度的废LiFePO₄，证实了其可扩展性。因此，本研究为LiFePO₄的再生提供了一种变革性和可持续的方法，在电化学性能和循环稳定性方面取得了显著的进步，并为LiFePO₄基储能系统的有效回收提供了一条新的途径。

【实验方法】

材料及废旧LiFePO₄正极材料的回收：

将其循环至30%、0%和60%荷电状态(SOC)产生相应的废旧LFP锂离子电池，分别命名为S-LFP、S-LFP@0%SOC和S-LFP@60%SOC。随后，对废旧LFP电池进行拆解和物理分离，得到废旧LFP正极片。然后将这些废阴极板在氩气(Ar)气氛下450°C煅烧1h，以使粘结剂失活。最后，通过振荡将废阴极粉末(S-LFP)从铝(Al)箔上剥离。

LiFePO₄再生：

最初，S-LFP在氧气(O₂)气氛中500℃加热，形成红色粉末(O-LFP)。随后，将化学计量比的O-LFP、C₆H₈O₇和LiOH·H2O加入到含有60mL去离子水的Teflon内衬高压反应釜中。将混合物搅拌1h，然后在220°C下加热12h。在此之后，Teflon内衬的高压釜冷却并除去水，产生黄绿色粉末(PLFP)。然后将P-LFP与葡萄糖(20%的LFP)在30mL乙醇中混合，进行球磨，并干燥。最后，将上述混合物在Ar气氛下700°C烧结5h得到再生LFP粉末(R-LFP)。

【图文摘取】

【主要结论】

总之，开发了一种基于氧化还原的新策略，用于再生高度降解的废旧LFP正极材料。对LFP样品进行了全面的表征技术和电化学测试，证明通过该工艺成功复壮了废旧LFP的结构和组成。在优化条件下再生的LFP正极材料表现出优异的电化学性能，在1 C下实现了142.6 mAh/g 的比容量，450次循环后容量保持率为86.7 %，优于商业LFP。因此，由于氧化还原技术的固有优势，该再生路线有望适用于各种废旧LFP电池的回收，具有相当大的工业规模回收潜力。

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