【论文链接】
https://doi.org/10.1002/adfm.202418866
【作者单位】
哈尔滨工业大学等
【论文摘要】
废旧锂离子电池（LIBs）的全球扩张既是一个紧迫的环境问题，也是一个重要的经济机会，推动了全球多样化回收工艺的发展。直接再生是从废锂离子电池中回收材料的一种很有前途的方法。然而，大多数现有的直接再生方法只专注于回收阴极，而没有进一步提高其性能。在此，据报道，一种直接再生方法基于简单的磷酸蚀刻方法，从废的多晶NCM中升级回收单晶锂镍锰钴氧化物（NCM）。此外，在升级再造单晶过程中，Li3PO4涂层和PO43−聚阴离子掺杂在单晶NCM的表面同时实现。扩大的晶格间距和快速离子导体涂层增强了Li+扩散并减轻了脱锂/锂化过程中的相变。得益于单晶结构和表面改性的协同效应，升级回收的单晶LiNi0.65Co0.2Mn0.15O2表现出优异的电化学性能，包括大可逆容量（0.1C时≈186mAh/g）、高倍率能力（10C时≈142mAh/g）和出色的循环稳定性（100次循环保持≈99%）。这种方法提供了一种新颖有效的升级再造途径，将废锂离子电池转化为增值的正极材料，实现环境保护和资源节约的双赢局面。
【图文摘取】
【主要结论】
总的来说，这项工作展示了一种通过酸刻蚀和煅烧从废旧锂离子电池中回收单晶NCM的简便策略。表面包覆和掺杂已成功地集成到上循环过程中，得到了具有优异电化学性能的单晶NCM。上转换单晶SC-H3PO4表现出大的可逆容量(在0.1C倍率下约为186mAh/g)和高倍率性能(10C时≈142mAh/g)，在0.33C和2C倍率下循环100次后的容量保持率分别为99%和96%。此外，在硬币型全电池配置中，SC-H3PO4正极在3~4.3V电压范围内循环200次后，容量保持率高达96%。综合分析表明，Li3PO4包覆和上循环过程中PO43-多阴离子掺杂缓解了SC-H3PO4中的晶间裂纹和结构退化。原位XRD测试表明，SC-H3PO4在充放电过程中表现出更多的可逆相变和更少的相不均匀性，这归因于增强的Li+扩散动力学和稳定的表面结构。鉴于这种升级方法的简单性和有效性，它为废旧锂离子电池提供了一种可持续、资源节约和高价值的方法。值得注意的是，在材料合成后剩余的残留蚀刻溶液的可回收性有潜力减轻与当前技术相关的重大环境挑战。此外，这种方法可以使用简单的技术和现成的设备实现具有低能耗和废料排放量小的优点。因此，它对于工业规模的锂离子电池回收具有很大的潜力。
