​Science子刊：超分子电解质实现固态电池闭环正极回收

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​Science子刊：超分子电解质实现固态电池闭环正极回收
将固态电池（SSBs）分解为物理分离的正极和固体电解质颗粒仍然很密集，用回收材料再制造正极和隔膜也是如此。
​Science子刊：超分子电解质实现固态电池闭环正极回收
在此，劳伦斯伯克利国家实验室Brett A. Helms团队设计了超分子有机离子（ORION）电解质，该电解质在电池工作温度（-40°至45°C）下是粘弹性固体，但在100°C以上是粘弹性液体，这使得能够制造高质量的SSB并在寿命结束时回收其正极。具体而言，与锂金属负极和LFP或NMC正极一起使用ORION电解质的SSB在45°C下运行了数百次循环，容量衰减小于20%。
此外，使用低温溶剂工艺，将正极从电解质中分离出来，并证明重构后的电池恢复了90%的初始容量，并在以84%的容量保持率维持100次循环。
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图1. ORION 导体的MD模拟
为了证明Li|ORION|LFP的直接正极回收潜力，作者以40 μA cm−2的电流密度进行循环，直到容量保持率为初始容量的~90%。然后拆卸电池并将LFP正极浸入DME中以溶解超分子固态离子导体。将该正极重新组装成回收的Li|ORION|LFP电池，并再次在40 μA cm−2下对其进行可逆循环。与直接正极回收之前的容量相比，回收的ORION电池的初始容量约为90%。
值得注意的是，与重构电池第二次循环的容量相比（假设第一次循环是化成循环），回收的LFP正极在100次循环后表现出84%的容量保留率。回收前的容量衰减率为每个循环-0.14%，而回收后的容量衰减率为每个循环-0.19%。因此，直接正极回收实现了与原始LFP正极的衰减率、容量保持率和基本库仑效率相似的长循环性能。
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图2. 电池性能和闭环正极回收
Closed-loop cathode recycling in solid-state batteries enabled by supramolecular electrolytes, Science Advances 2023 DOI: 10.1126/sciadv.adh9020

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