Nat. Commun.: 集成电解液和界面控制实现锂离子电池钴和镍选择性电沉积

分子选择性金属分离是锂离子电池电极可持续回收利用的关键。然而，具有接近还原电位的金属对选择性电沉积提出了根本性的挑战，尤其是对于钴和镍等关键元素。

在此，美国伊利诺伊大学香槟分校Xiao Su等人展示了电解液控制和界面设计的协同组合，以在电位依赖性电沉积过程中实现对钴和镍的分子选择性。通过系统的分离测试、电化学表征、光谱和原位电重量分析，作者阐明了电解液和界面工程对钴和镍电沉积的可调选择性的协同贡献。

一方面，浓氯化物可以通过形成不同的阴离子氯化钴络合物（CoCl₄^2-）来控制形态，同时保持Ni的阳离子形式（[Ni(H₂O)₅Cl]⁺）。

此外，带正电的聚电解质（即聚二烯丙基二甲基铵）的功能化电极通过静电稳定改变CoCl₄^2-的迁移率，从而根据聚电解质的负载量调整Co的选择性。

图1. 电解液和界面控制的协同效应

研究结果表明金属选择性取决于电极电位和聚合物负载，从而形成一种表面可调的方法，用于在水溶液中直接分离钴和镍。该策略适用于从商业来源的锂镍锰钴氧化物电极中回收多组分金属，所报道的钴和镍的最终纯度分别为96.4±3.1%和94.1±2.3%。

此外，在技术经济分析的基础上，确定了背景电解液产生的极限成本，并提出了选择性电沉积作为电池回收的一种有效分离方法的前景。

图2. 选择性电沉积在电池回收过程中的潜在用途

Selective cobalt and nickel electrodeposition for lithium-ion battery recycling through integrated electrolyte and interface control, Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-26814-7

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Nat. Commun.: 集成电解液和界面控制实现锂离子电池钴和镍选择性电沉积

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