1.文章背景
钴酸锂 （LCO）的制造消耗了全球 70% 以上的钴资源，因此 LCO 的回收对于钴和锂资源的可持续性至关重要。
与现有的火法和湿法回收方法涉及大量能源投入和危险化学品的使用不同，本文展示了一种可行的单步工艺，实验基于废 LiCoO2添加的AlO3、MgO和Li2CO3混合物之间的直接反应，在此过程中，Li空位有助于 Al 和 Mg 的扩散以产生双掺杂的 LiCoO2。不仅从废旧锂离子电池中回收钴酸锂，而且将其升级为具有增强电化学性能的正极。
2.实验内容
将废旧阴极在NMP中浸泡6小时以去除PVDF。将获得的黑色物质在空气中加热以去除碳添加剂，最后收集在 0.1C下残留容量约为100 mAh g -1 的降解 LCO。将 MgO、Al2O3 和市售 LCO 均匀混合，在空气中加热至 900 °C 10 h。
添加额外的Li2CO3（15 wt%）作为 Li 补充剂。LCO/AB/PVDF 的质量比为 8:1:1:连续搅拌 2 h 后形成浆料，然后将其涂覆在 Al 箔上。载样量控制在约 5 mg cm -2 。将获得的阴极板在 80 °C 真空下干燥过夜，然后切成直径为 12 mm 的圆块，锂金属芯片为负极，电解液为LiPF 6溶于质量比为 1:1:1 的碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸二乙酯中。
3.文章要点
要点一：降解的 LCO 中的CoO 6 层之间存在 Li 空位，这可能为 Li 的连续插层/脱层提供场所。Li 损失甚至会导致表面附近从有序的分层到无序尖晶石结构的局部相变。然而，再生的高压 LCO （R-LCO） 颗粒光滑完整，边缘没有任何微裂纹，并且恢复了有序的层状结构。
图 1 .a，b，热处理过程中降解的 LCO （D-LCO） 的原位 XRD 图谱.c，D-LCO 在再生过程中的形态变化示意图.d，e，R-LCO （d） 和 D-LCO （e） 的SEM图像.f，g，TEM图像以及相应 SAED 模式.h， D-LCO 和 R-LCO 的 XPS 谱图.i，R-LCO 的元素分布HAADF.
要点二：微量的 Mg 和 Al 已经扩散到再生的 LCO 晶格中，并占据了 Li 位点，在那里它们充当 CoO6 层之间的支柱并提高其结构稳定性。Mg 集中在更浅表的区域，而 Al 均匀分布在整体中。Mg 和 Al 掺杂剂对高压性能的影响可能因分布不同而不同。
图 2.a，高压 R-LCO的 HRTEM 图像和相应的 SAED 图谱.b， R-LCO 颗粒的横截面和表面.c， Mg 和 Al 原子在整个 R-LCO 粒子中的分布.d，e，Mg和Al原子在 R-LCO的分布比较.f，g， R-LCO 中不同元素在不同深度的 XPS 谱图.h， R-LCO 颗粒的横截面和相应的元素分布.
要点三：Li 位点中的 Mg 和 Al 原子保持了高压 LCO 的层状结构并防止了剧烈的体积变化，这对于在高压下维持 Li + 扩散的有效路径至关重要。R-LCO 中 Li + 的计算扩散系数接近 B-LCO-MA，高于循环测试前后的 B-LCO，表明 Mg 和 Al 在 Li 位点的痕量掺杂确实促进了 Li + 的扩散。
图 3.a–c，在 4.6 V 下循环中不同 LCO 样品的原位 XRD 图谱：B-LCO （a）、B-LCO-MA （b） 和 R-LCO （c）。d，在 4.6 V 下循环期间不同 LCO 样品的循环伏安法比较。e，高压驱动的 LCO 相变示意图.f， 不同 LCO 样品中 Li+ 扩散系数的比较.
图 4.a–d，不同 LCO 样品在不同循环次数 （a）、B-LCO （b）、B-LCO-MA （c） 和 R-LCO （d） 下的充放电曲线.e，不同 LCO 样品的循环稳定性。f，g，这项工作的循环稳定性 （f） 和掺杂剂含量 （g） 与以前涉及 Mg 掺杂的结果的比较.h，软包电池中 R-LCO 和 B-LCO-MA 循环稳定性的比较.
4.总结
本文提出了一种用 Mg/Al 共掺杂的方法，用于通过固态烧结合成高压LCO，并表现出良好的高压循环稳定性。他们发现在再生降解的 LCO 的过程中加入元素掺杂相对简单。降解的 LCO 中锂空位的存在为掺杂元素提供了合适的位置，同时减少了它们的扩散能垒。因此，降解的 LCO 中锂层中 Li 损失的独特结构特征使得 Mg 和 Al 很容易在降解 LCO 内的空位 Li 位点掺杂。当大部分锂在 4.6 V 下脱嵌时，Mg/Al 可以支撑 LCO 的层状结构，从而在共掺杂再生 LCO 中表现出卓越的结构稳定性和循环性能。
