清华/中南Nano Energy：从废旧锂离子电池中直接再生高性能正极材料

从废旧锂离子电池中直接再生阴极材料是一种高效的方法，但存在难以精确补锂的问题，这会导致再生材料性能不佳。

图1. 溶热策略的示意

清华大学徐盛明、中南大学杨越等开发了一种以乙醇为溶剂的溶热策略，用于废旧NCM的再生。具体而言，将废旧LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂阴极材料（S-NCM523）与LiNO₃的饱和乙醇溶液混合，然后在封闭的反应器中加热进行锂化反应。锂化后得到的固体粉末在氧气环境中经过850℃的热退火处理，可得到直接再生材料。

与现有的水热法相比，这种溶热法有以下创新之处：首先，锂在乙醇中的溶解度低于在水中的溶解度，可抑制锂的反向溶解，使补锂更精确，从而使再生正极材料的性能优于水热法补锂。此外，乙醇的沸点低，有利于创造满足锂嵌入的高压环境（<150℃），因此能耗低于水热法。

图2. 再生材料的电化学性能研究

因此，溶热法的引入和创新将改善水热法的缺点，并提高修复材料的质量。结果，锂可以被精确地补充到缺失的位点，再生材料恢复了稳定的层状结构，具有极佳的循环性（在1 C下循环560次后容量保持率为90.23%）。由于溶剂循环和较低的再锂化温度，再生过程能耗低、二氧化碳排放量少且利润高，这项工作为从废旧锂离子电池中直接再生高性能正极材料提供了一条前景广阔的途径。

图3. 溶剂热回收法的经济性分析

Solvothermal Strategy for Direct Regeneration of High-Performance Cathode Materials from Spent Lithium-ion Battery. Nano Energy 2023. DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.109145

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