西安交大科研人員在廢舊鋰離子電池回收領(lǐng)域取得重要進(jìn)展

2024-12-30 11:46:11西安交通大學(xué)閱讀量：15225      我要評(píng)論

　　直接回收技術(shù)能夠有效地解決廢舊鋰離子電池造成的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問(wèn)題。然而，由于充放電過(guò)程中過(guò)渡金屬(TM)原子在平面內(nèi)和平面外遷移導(dǎo)致的尖晶石/巖鹽相形成及旋轉(zhuǎn)堆垛錯(cuò)位使直接回收技術(shù)修復(fù)的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM)黑粉顯示出不佳的循環(huán)壽命。在充放電過(guò)程中，正極中TM─O共價(jià)鍵會(huì)發(fā)生拉伸振動(dòng)(z方向，平面外)和彎曲振動(dòng)(x、y方向，平面內(nèi))，其振動(dòng)頻率會(huì)影響正極材料的晶格穩(wěn)定性。其高頻拉伸振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致TM原子從TM層遷移到Li層，形成尖晶石/巖鹽相，從而阻礙循環(huán)過(guò)程中Li+的傳輸，影響正極的循環(huán)壽命因此，為了提高正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性，低振動(dòng)頻率是有利的。

　　
針對(duì)以上問(wèn)題，近日西安交通大學(xué)郗凱、丁書(shū)江團(tuán)隊(duì)聯(lián)合清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院周光敏等人提出并驗(yàn)證了構(gòu)建低頻聲子色散關(guān)系的方法，通過(guò)降低過(guò)渡金屬氧共價(jià)鍵的彎曲和拉伸振動(dòng)頻率來(lái)抑制TM原子遷移和缺陷結(jié)構(gòu)形成實(shí)現(xiàn)再生正極的高壽命循環(huán)。

　　該成果以《低頻聲子色散關(guān)系使廢舊鋰離子電池成為穩(wěn)定正極》(Low-Frequency Phonon Dispersion Relation Enabling Stable Cathode from Spent Lithium-IonBatteries)為題發(fā)表在期刊《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上。

　　賈凱助理教授和碩士研究生賀毓嘉為論文共同第一作者，郗凱教授與清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院周光敏副教授為論文共同通訊作者。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、陜西省秦創(chuàng)原創(chuàng)新人才計(jì)劃、西安交通大學(xué)青年優(yōu)秀人才支持計(jì)劃，博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃，中國(guó)博士后科學(xué)基金面上等項(xiàng)目的資助。論文的表征分析得到了西安交通大學(xué)分析測(cè)試共享中心的支持。

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