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LiCoO₂的傳統回收工藝依賴于破壞性分解，需要高溫焙燒或酸浸來提取有價值的Li和Co，這具有重大的環境和經濟問題。

在此，清華大學深圳國際研究生院成會明院士、周光敏副教授及上海交通大學梁正副教授等人報道了一種使用可持續的含鋰的深共熔溶劑（DES）直接修復完全降解的LiCoO₂的方法，將降解的LiCoO₂在環境壓力下在LiCl-CH₄N₂O（尿素）DES中處理。

DES作為載體促進Li和Co的選擇性傳輸從而直接修復LiCoO₂，而不是溶解LiCoO₂來提取Li⁺和Co²⁺。通過調整LiCl與CH₄N₂O的摩爾比可將共熔點降低到120 ℃以下，這低于目前大多數水熱再生工藝的共熔點。

電化學測試表明，修復后的LiCoO₂具有較高的初始容量和穩定的循環性能，初始容量恢復到133.1 mAh/g（0.1 C倍率），接近于原始的LiCoO₂（134.4mAh/g）。循環性能方面，修復后的LiCoO₂甚至在前50次循環中沒有容量衰減，在0.5 C下循環100次后容量保持約90%，與原始LiCoO₂相同。

圖1. 修復前后的LiCoO₂電化學性能

基于聚焦離子束掃描電子顯微鏡（FIB-SEM）和TEM表征，作者總結了廢舊LiCoO₂的修復機制如下：首先，在添加Co²⁺的LiCl-CH₄N₂O DES中處理LiCoO₂， Li⁺和Co²⁺選擇性地轉移到LiCoO₂的表面并逐漸擴散到其主體中以重新填充晶格中的空位。隨后的退火加速了Li和Co原子的重排，導致尖晶石LiCoO₂相轉變回層狀LiCoO₂。

此外，DES可以很容易地收集多次重復使用，使這種方法比傳統的回收工藝更環保、不產生廢水且能耗低。與目前的LiCoO₂生產工藝相比，該再生工藝降低了37.1%的能源消耗和34.8%的溫室氣體排放，表現出優異的環境可行性。更重要的是，該工藝潛在收益為1.7 $/kg電池，說明該工藝具有較高的經濟可行性。通過在其他可持續試劑的基礎上進行進一步的研究，可實現其他正極材料的高效益回收。

圖2. 廢舊LiCoO₂的修復機制

Direct and green repairing of degraded LiCoO₂ for reuse in lithium- ion batteries, National Science Review 2022. DOI: 10.1093/nsr/nwac097

原創文章，作者：v-suan，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/11/2f4f1f6640/

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成會明/周光敏/梁正NSR: 新途徑！廢舊LiCoO2的直接綠色修復再利用

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