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西安交大科研人员在废旧锂离子电池回收领域取得重要进展

电池中国 · 公众号 · 互联网安全科技自媒体 · 2024-12-26 14:09

主要观点总结

本文介绍了废旧锂离子电池的直接回收技术及其面临的挑战，包括过渡金属原子迁移导致的问题。针对这些问题，西安交通大学和清华大学的联合研究团队提出了构建低频声子色散关系的方法来提高正极材料的循环稳定性。该成果已发表在《先进材料》期刊上。

关键观点总结

关键观点1: 废旧锂离子电池直接回收技术的挑战

直接回收技术能有效解决废旧锂离子电池的环境污染和资源浪费问题，但过渡金属原子迁移导致的问题使得修复后的正极材料循环寿命不佳。

关键观点2: 低频声子色散关系的应用

研究团队通过构建低频声子色散关系的方法，降低过渡金属氧共价键的振动频率，抑制TM原子迁移和缺陷结构形成，实现再生正极的高寿命循环。

关键观点3: 研究成果的发表和资助

该成果以《低频声子色散关系使废旧锂离子电池成为稳定正极》为题发表在《先进材料》期刊上，并得到了多个项目的资助。

关键观点4: 业务联系和媒体宣传咨询

提供了相关业务联系和媒体宣传咨询的联系方式，包括稿件咨询、研究报告咨询、行业会议咨询等。

正文

来源 | JAD电介质学术交流

直接回收技术能够有效地解决废旧锂离子电池造成的环境污染和资源浪费问题。然而，由于充放电过程中过渡金属(TM)原子在平面内和平面外迁移导致的尖晶石/岩盐相形成及旋转堆垛错位使直接回收技术修复的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM)黑粉显示出不佳的循环寿命。在充放电过程中，正极中TM─O共价键会发生拉伸振动（z方向，平面外）和弯曲振动（x、y方向，平面内），其振动频率会影响正极材料的晶格稳定性。其高频拉伸振动会导致TM原子从TM层迁移到Li层，形成尖晶石/岩盐相，从而阻碍循环过程中Li+的传输，影响正极的循环寿命因此，为了提高正极材料的循环稳定性，低振动频率是有利的。

针对以上问题，近日西安交通大学郗凯、丁书江团队联合清华大学深圳国际研究生院周光敏等人提出并验证了构建低频声子色散关系的方法，通过降低过渡金属氧共价键的弯曲和拉伸振动频率来抑制TM原子迁移和缺陷结构形成实现再生正极的高寿命循环。

该成果以《低频声子色散关系使废旧锂离子电池成为稳定正极》（Low-Frequency Phonon Dispersion Relation Enabling Stable Cathode from Spent Lithium-IonBatteries）为题发表在期刊《先进材料》(Advanced Materials)上。贾凯助理教授和硕士研究生贺毓嘉为论文共同第一作者，郗凯教授与清华大学深圳国际研究生院周光敏副教授为论文共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、陕西省秦创原创新人才计划、西安交通大学青年优秀人才支持计划，博士后创新人才支持计划，中国博士后科学基金面上等项目的资助。论文的表征分析得到了西安交通大学分析测试共享中心的支持。