Научные сотрудники Института физики твердого тела Хэфэйского института материальных наук Китайской академии наук совместно с Шэньчжэньской международной аспирантурой Университета Цинхуа и Сучжоуским политехническим университетом успешно разработали стратегию восстановления и целевой реконструкции поверхности с помощью натурального электронного донора, что позволило осуществить прямую регенерацию разложенного литий-железо-фосфата (LiFePO₄) положительного материала в списанных аккумуляторах. Соответствующие результаты исследований, опубликованные в журнале Advanced Materials, предлагают недорогую, энергосберегающую и экологически чистую альтернативу традиционным методам металлургической утилизации.

По мере того, как использование литий-ионных аккумуляторов в автомобилях на новых источниках энергии продолжает расти, проблемы загрязнения окружающей среды и растраты ресурсов, вызванные массовым списанием аккумуляторов, становятся все Традиционные методы гидрометаллургической и пирометаллургической рекуперации могут извлекать только ценные металлические элементы и экономически нецелесообразны для катодных материалов литий-железо-фосфата. Напротив, технология прямой регенерации позволяет более эффективно и устойчиво восстанавливать разложенные катодные материалы.

Используя натурально извлеченные чайные полифенолы в качестве доноров электронов, исследовательская группа успешно преобразовала разложенную фазу FePO₄ обратно в LiFePO₄ благодаря синергетическому эффекту гидроксильного донора электронов и дополнительной соли лития, уменьшив вредные дефекты антипозиции Li-Fe, восстановив состав и структуру материала и восстановив быстрый диффузионный канал Li⁺.

Чтобы восстановить поврежденный или отсутствующий углеродный слой на поверхности разложенных частиц литий-железо-фосфата, исследователи ввели источник алюминия в процессе регенерации. Сильная связующая сила между фосфатом алюминия (AlPO₄) и фосфатом лития железа позволяет точно образовать целевое композитное покрытие, состоящее из аморфного AlPO₄ и фосфата лития железа (Li₃ PO₄) в поврежденной области.

Эти быстрые ионные проводники в сочетании с остаточным углеродом восстанавливают эффективный двухэлектронно-ионный транспортный канал на поверхности, что улучшает скоростные характеристики регенерированного положительного электрода. В то же время часть Al легирована в объемную фазу, что повышает структурную стабильность, эффективно подавляет миграцию ионов железа и продлевает срок службы регенерированного положительного электрода LiFePO₄.

Исследовательская группа заявила, что работа дает ценное представление о переработке списанных силовых литий-ионных батарей.