1.文章背景
火法和湿法冶金回收方法目前被广泛用于从降解的电池中提取有价值的锂和过渡金属元素以供再利用 。然而，火法冶金法涉及的高温冶炼和湿法冶金法中的强酸浸出引起了人们对能源消耗和污染的关注。近年来，许多研究人员提出直接回收是一种很有前途的替代方案，因为它的处理时间短且操作简单。
本文探索了一种在环境条件下通过简单的固液混合实现自发锂化的策略。
2.实验部分
用 NMP 对分离的降解阴极材料进行短清洁，以完全去除残留的电解质成分和粘合剂，然后用 1 M NaOH 溶液洗涤以去除任何残留的铝杂质，将一定量的 LiOH 添加到 1-戊醇中，以产生戊氧基锂溶液。将阴极材料加入上述戊氧基锂溶液中，然后在环境条件下搅拌 4 小时反应完成后，分离固体残留物，并在 60 °C 的真空烘箱中干燥。然后将干燥后的产品在 800 °C 的马弗炉中烧结（NCM622）和 900 °C（NCM523），两者均在空气气氛中保持 2-5 小时。
将正极活性材料与乙炔黑和 PVDF 以 8：1：1 的质量比混合，溶于NMP 中，制得浆料。浆料均匀地涂覆在铝箔上。在 120 °C 真空下干燥后，将涂层电极切成直径为 12 mm 的圆盘，以金属锂片为阳极，聚丙烯为隔膜，以碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯的 1：1：1 混合物为电解质。
3.图文要点
要点一：戊氧基锂和 D-NCM622 之间的反应是在室温下进行的，并且两种组分之间没有检测到新的化学键，因此可以推断戊氧基锂被物理吸附在 D-NCM622 上，随着温度的升高，在 500 °C 下涂层分解后，在表面上检测到 CO32−产生的信号，而所有其他信号都减弱了。在本次原位XPS试验中，在800 °C保持温度1 h后，仅观察到CO3 2−的信号，并且该信号也逐渐减弱，这意味着戊氧基锂层在加热过程中首先分解成Li2CO3，然后进一步分解成Li2O并扩散到D-NCM622颗粒的晶格中。
要点二：在修复过程中，戊氧基锂的分解和锂化反应导致 NCM622 晶体的相和晶格结构发生变化。随着温度的升高，主 Ni 2p3/2 峰转变为较低的结合能，这意味着 Ni 的化合价在修复后降低。且TEM 分析显示，从本体延伸到表面的均匀层状结构，表明原子重排发生在修复过程中，因此发生了相变。
要点三：固相混合不能迫使 LiOH 扩散到二次颗粒的内部以实现锂化。与此形成鲜明对比的是，戊氧基锂溶液可以覆盖颗粒的内表面和外表面，最终实现完全锂化。戊氧基锂在完整 NCM622 分子表面和缺锂 NCM622 分子上的吸附能都大于 LiOH，表明戊氧基锂更容易被吸附。此外，戊氧基锂在缺锂 NCM622 分子表面的吸附能大于在完整 NCM622 分子表面的吸附能，这表明锂的缺乏有利于戊氧基锂的吸附。
要点四：D-NCM622-R-H 表现出出色的倍率能力，在低倍率（0.1C 和 0.2C）下与商用 NCM622 的容量几乎相同，但在高倍率（1.0C、2.0C 和 4.0C）。这可能是因为戊氧基锂在空气中的分解会留下少量碳，从而提高了 D-NCM622-R-H 的导电性。再生 NCM622 的氧化还原峰差与市售 NCM622 相同，表明具有相似的电化学可逆性。以再生 NCM523 为正极材料组装了一个 1 Ah 软包电池，其循环性能非常稳定，在 0.5C 速率下循环 500 次后保留率超过 80%，优于迄今为止报道的绝大多数直接回收的 NCM 正极材料。
4.结论
本文设计了一种独特的自吸附戊氧基锂，它有效地减少了 NCM 分子表面对锂吸附的外部驱动力的需求，并且可以在环境条件下实现降解的 NCM 材料的锂化，而无需加热或加压等外力。结合短热处理，可快速完成降解 NCM 的直接再生。
该策略将直接回收方法简化为两个关键步骤，不仅适用于实验室中拆解电池获得的正极材料，也适用于实际回收厂中拆解的黑色物质，并且再生材料表现出优异的电化学性能。
