随着电动汽车销量的不断增长，使用LiFePO4（LFP）正极组装的废旧锂离子电池将在未来几年内退役，这对其高效环保的回收利用提出了重大挑战。而废旧LFP正极不能再利用的主要原因是锂离子损失引起的晶格缺陷和应力积累引起的结构缺陷。
近日，西南科技大学宋英泽团队提出了一种丙三醇直接再生废旧LFP的修复策略。该团队利用国家同步辐射实验室软X射线成像光束线站（BL07W）证明了丙三醇能有效修复LFP正极材料的晶体缺陷。同步辐射X射线三维纳米断层扫描测试的三维可视化显示真实的描述了废旧LFP直接再生修复前后的相分布，同时还可以获取相关定量信息。研究结果发现，丙三醇中丰富的羟基作为电子供体，有助于降低Fe（III）的含量和修复Fe-Li反位缺陷（FeLi）。此外，丙三醇的螯合特性能有效干预废旧LFP中由于结构分解产生的微小颗粒，抑制大颗粒的奥斯瓦尔德熟化效应并促进小颗粒的晶界结合，生成具有均匀晶粒尺寸的层状微晶，从而在退火后恢复其形态和晶体结构。因此，再生工业LFP黑粉表现出优异的储锂性能。特别地，在5.0 C的倍率下循环500次后，电池放电容量为123.2 mA·h·g–1，保持率为93.1%。这项工作提供了修复工业LFP的可行策略，具有重要的学术和产业化应用价值。
图1 （a）软X射线成像原理示意图
（b）不同旋转角度下LFP基板中FP的同步辐射X射线三维纳米成像结果
相关工作以“Direct Regeneration of Industrial LiFePO4 Black Mass Through A Glycerol-Enabled Granule Reconstruction Strategy”为题，发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202418198上。
全文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202418198
