成会明院士等Nature子刊：实现废旧电池阴极完全回收！

第一作者：Guanjun Ji

通讯作者：王俊雄, 周光敏, 成会明

通讯单位：清华大学深圳国际研究生院，中国科学院深圳先进技术研究院，上海交通大学

论文速览

可持续的电池回收对于实现资源节约和缓解环境问题至关重要。许多关键金属再循环或直接回收的开环/闭环策略都以单一成分为目标，混合阴极材料的再利用是一项重大挑战。

本论文提出了一种可持续的混合废旧阴极材料升级再利用策略，通过结构设计和过渡金属替换，使用绿色深共晶溶剂再生高电压聚阴离子阴极材料。

这一过程确保了混合阴极中所有元素的完全回收，并且深共晶溶剂可以重复使用。再生的LiFe_0.5Mn_0.5PO₄相较于商业LiFePO₄，具有更高的平均电压（3.68 V vs. 3.38 V）和能量密度（559 Whkg^–1 vs. 524 Whkg^–1）。所提出的升级再利用策略不仅适用于LiFe_0.5Mn_0.5PO₄的回收，而且具有潜在的高环境和经济效益，为废旧电池材料的增值利用提供了一种可持续的方法。

图文导读

图1：LFP和LMO实现所有元素回收和固溶体前体合成的升级策略。

图2：R-F5M5的结构信息、微观结构表征和元素分布。

图3：LFMP和LFP的电化学性能和能量密度。

图4：不同电池回收技术与技术经济分析的比较。

总结展望

本文提出的升级再利用策略不仅解决了混合废旧阴极材料的回收难题，而且实现了回收产品的增值升级。利用可回收的DES符合循环经济的原则，确保所有元素都被有效回收。R-LFMP作为一种固溶体，具有均匀分布的Fe/Mn元素，这不仅增强了结构稳定性，还提高了其电导率。

详细的技术经济分析表明，与其他回收技术相比，这种升级再利用策略在经济和环境效益方面具有潜在优势。该方法为混合废弃阴极材料的回收提供了一种替代和简单的路线，为实际锂离子电池的下一代磷酸盐阴极材料的再生开辟了道路。

文献信息

标题：Sustainable upcycling of mixed spent cathodes to a high-voltage polyanionic cathode material

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48181-9

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成会明院士等Nature子刊：实现废旧电池阴极完全回收！

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