东北大学李犁教授Acta Materialia: 废弃锂电池的直接熔盐再生

第一作者和单位：高广营 东北大学博士研究生

通讯作者和单位：东北大学 李犁教授

DOI：10.1016/j.actamat.2024.119969

钴酸锂（LiCoO₂）作为锂离子电池中首个商用的正极材料，在所有电极材料中仍占据较高市场份额。实现废旧锂离子电池中降解LiCoO₂的高效回收利用不仅可有效降低有价金属的供给侧压力，促进经济的可持续发展，而且也可避免重金属或有机电解质泄露对环境的污染可能性。目前，以元素的提取与再利用为目标的传统火法冶金和湿法冶金由于能耗高、有害气体排放、污染大、工艺复杂等问题，一直受到环境和经济问题的困扰。直接再生策略则跳过元素提取过程，通过丢失元素的直接补充与受损结构的原位修复以再生正极材料，被认为是有吸引力的替代方法。因此，开发普适、高效、低成本的电池直接再生技术以实现具有有序结构和高电化学性能的再生正极材料具有重要的经济、环境和社会意义，但同时也极具挑战性。

近日，东北大学冶金学院李犁教授团队提出一种简单的微量钙离子辅助的熔盐策略，实现了降解LiCoO₂的直接再生。熔盐中的微量廉价钙离子的存在不仅可以通过调节LiCoO₂的再生动力学来影响再生过程，而且还可以通过插入部分锂空位来提升再生LiCoO₂的结构稳定性。所制备的再生LiCoO₂表现出优异的倍率容量（4C，108.7 mAh/g）与循环性能（0.5C，95.6%），远优于传统熔盐策略所再生的LiCoO₂与商用LiCoO₂原始样，且适用于多种不同降解状态的LiCoO₂废样。该策略的经济和性能优势赋予了它作为未来废电池回收的可行解决方案的巨大潜力。

相关研究成果发表于金属领域顶级期刊Acta Materialia，通讯作者为东北大学李犁教授，文章的第一作者为东北大学博士研究生高广营。

Direct regeneration of spent LiCoO₂cathodes with Ca2+-assisted molten salt strategyGuangying Gao, Yuxin Zhu, Shuanlong Di, Jinfu Zhao, Chen Liu, Shulan Wang, and Li Li*

李犁，东北大学冶金学院教授、博导、所长，可再生能源转换与储能团队负责人，英国皇家化学会会士，入选国家万人计划-科技创新领军人才，国家高层次人才计划-青年项目（四青），辽宁省兴辽英才计划，沈阳市杰出人才等，H index>50，担任中国有色金属学会熔盐化学与技术委员会委员等多个国内及国际专业委员会副主任及委员等；以通讯作者在Chem, Matter, PNAS, JACS, Energy & Environmental Science, Acta Materialia, Chemical Society Reviews, Science Bulletin等国内与国际著名学术期刊发表 SCI 论文 100余篇，多次入选“全球前2%科学家”榜单等高被引科学家榜单；担任国家科学评论National Science Review学科编辑组成员，冶金顶刊Metallurgical and Materials Transactions A评审委员会主席，Metallurgical and Materials Transactions B、Materials Horizons、Nanoscale Horizons、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Sustainable Materials and Technologies等10余本国内外学术杂志副主编/编辑/编委等。

先后获得英国皇家化学会青年奖、国际材料学会科学奖、荣程祥青科研创新奖等国内及国际奖项20余项。主要研究方向为：1）新能源存储（锂电池、钠电池、Li-S电池、超级电容器、水系电池及其他能源存储形式）及器件制备；2）冶金物理化学与冶金新材料；3）电催化/光催化以及绿氢制备技术；4）电池回收及固体废弃物资源回收与利用等。