圖片來源：中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院

來自中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的消息顯示，近期，該院固體物理研究所環(huán)境與能源納米材料中心在廢舊鈷酸鋰升級為高壓鈷酸鋰正極材料的研究中取得進(jìn)展，將廢舊鈷酸鋰升級為4.6V高壓鈷酸鋰。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金等的支持。

由于市場份額攀升、產(chǎn)品迭代速度加快以及鋰離子電池壽命的有限性，導(dǎo)致廢舊鈷酸鋰電池?cái)?shù)量逐年提高。

合肥研究院提出了濕化學(xué)浸漬/固相燒結(jié)以及磷化策略，修復(fù)了廢舊鈷酸鋰中受損的層狀結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了鈷酸鋰材料體相Mn摻雜、近表面P梯度摻雜以及Li₃PO₄/CoP復(fù)合表面改性。具有離子電導(dǎo)性的Li₃PO₄和電子導(dǎo)電性的CoP的復(fù)合表面涂層有利于抑制電極/電解質(zhì)界面副反應(yīng)，并利于Li+擴(kuò)散和電子傳輸。同時(shí)，多種表征技術(shù)證實(shí)，形成的強(qiáng)P-O鍵和Mn-O鍵可以穩(wěn)定鈷酸鋰的晶體結(jié)構(gòu)，利于抑制晶格氧的逸出。上述協(xié)同效應(yīng)使得升級后的鈷酸鋰在4.6V電壓下具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，如高比容量、良好的循環(huán)穩(wěn)定性等，性能優(yōu)于商業(yè)鈷酸鋰正極材料。

此外，研究人員結(jié)合原位X射線衍射技術(shù)、GITT測試及DFT密度泛函理論計(jì)算結(jié)果，分析了高壓鈷酸鋰充放電過程中的反應(yīng)機(jī)制。該研究設(shè)計(jì)的多重表面改性與體相摻雜策略，為退役鈷酸鋰直接升級再造為下一代高性能正極材料提供了指導(dǎo)。