废旧磷酸铁锂电池的正负极同步再利用策略（英文）

作者：杜凯迪; 孟云峰; 赵欣欣; 王晓彤; 罗晓曦; 张薇; 吴兴隆^*

来源：Science China-Materials, 2022, 65(03): 637-645.

考虑到废旧锂离子电池对环境、资源和全球可持续性发展存在严重的威胁和挑战,有必要开发出合适的回收技术实现废旧锂离子电池的回收和再利用.因此,我们提出了一种全新的绿色高效的直接回收方法,实现了废旧磷酸铁锂电池中正极LiFePO4(LFP)和负极石墨的双重回收,并将其按不同比例复合设计了一种新型双离子电池(DIB)的复合正极材料(LiFePO4/石墨,简写为LFPG).这种复合正极能够实现阴离子和阳离子的共同参与脱嵌,从而贡献更高的容量.结合LFP的高容量、高稳定性和石墨的高导电性、高电压性,这种复合正极表现出优异的电化学性能.在不同配比的复合材料中, LFP:graphite=3:1的复合材料在25mAg-1的电流密度下展示出接近130 mAhg-1的可逆容量,达到4.95 V的高电压平台,并表现出优异的循环性能(在100mAg-1的电流密度下进行700次循环后仍具有良好的容量保持率),倍率性能相比回收的单一LiFePO4也得到明显提升.通过电极动力学研究,揭示了Li+和PF6-在复合正极中的特定扩散行为,进一步阐明了DIB的阴/阳离子分阶段嵌入/脱出的工作机理.本研究为废旧锂离子电池正极和负极材料的大规模回收提供了一种新的策略,并为利用废锂离子电池设计出性能优良的新型复合型锂离子电池正极材料提供了指导.

• 单位
  东北师范大学