​清华深研院周光敏AM：多功能氨基酸可直接回收废磷酸铁锂正极材料

磷酸铁锂电池（LiFePO₄，LFP）因其良好的循环稳定性和安全性，被广泛应用于电动汽车和能源存储领域。然而，锂离子电池的使用寿命有限，导致大量磷酸铁锂电池报废，亟需通过环保、有效的方法进行回收。

在此，清华大学深圳国际研究生院周光敏，上海交通大学王俊雄等人提出了一种直接再生策略，利用天然低成本的L-苏氨酸作为多功能还原剂。L-苏氨酸中的羟基和氨基分别充当电子供体和氮源。L-苏氨酸所创造的还原环境不仅有助于将降解的 LiFePO₄相转换回单一的LFP相，还有利于消除Li-Fe反位缺陷，从而重建快速的Li⁺扩散通道。

同时，由氨基衍生的 N 原子能够掺杂到碳层中，产生更多的活性位点，增强 LFP 颗粒的导电性能。再生的 LFP 显示出良好的电化学性能，在 1 C 下的放电容量为 147.9 mAh g^-1，在 5 C 下循环 500 次后的容量保持率为 86%。

图1. 制备流程

总之，该工作利用一种绿色氨基酸作为多功能还原剂，实现了S-LFP 正极的直接再生。通过各种表征和电化学测量全面分析了 LFP 正极的结构和性能，结果表明消除Li-Fe反位点缺陷可提高Li⁺迁移率。

同时，N掺杂的导电碳层具有更多的活性位点，从而提高了R-LFP 的循环稳定性、倍率性能和电导率。与之前的单功能还原剂相比，L-苏氨酸在直接再生过程中表现出多重效果。因此，该策略为大规模直接再生S-LFP正极在实际生产中的应用提供了新的路径。

图2. 结构表征

A Multifunctional Amino Acid Enables the Direct Recycling of Spent LiFePO4 Cathode Material, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202309722