Sustainable Regeneration of Spent Graphite as a Cathode Material for a High-Performance Dual-Ion Battery

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作者
Mengting Zheng,Juncheng Wang,Shangshu Qian,Qiang Sun,Hao Chen,Liang Zhang,Zhenzhen Wu,Shanqing Zhang,Tiefeng Liu
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:11 (11): 4308-4316
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.2c05124
摘要

A resource-efficient and energy-saving recycling process is vital for establishing a sustainable circular economy of lithium-ion batteries (LIBs). Herein, we propose and use a one-step water-based recycling process to recycle and regenerate the graphite anode materials from spent LIBs. This process can not only successfully regenerate graphite from a solid electrolyte interface, dead lithium, and residual electrolyte and maintain its long-range-ordered layer graphite structure but also enlarge the interlayer distance and introduce abundant oxygen-containing functional groups to the as-regenerated graphite. Our electrochemical characterization and density functional theory (DFT) calculations reveal that expanded interlayer spacing and the oxygen-containing moieties make the regenerated graphite more suitable for storing PF6– rather than Li+. As such, the as-regenerated graphite facilitates resultant graphite dual-ion batteries (GDIBs) with impressive rate performance and stability, for example, an 85.3% capacity retention even after 500 cycles at 1 A g–1. Such a simple waste-to-resource strategy proposed in this work is expected to provide a low-cost and inspiring recycling pathway for spent LIBs and enable the sustainable manufacturing of GDIBs.
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