Surface Catalytic Repair for the Efficient Regeneration of Spent Layered Oxide Cathodes

化学 再生(生物学) 催化作用 氧化物 阴极 化学工程 有机化学 物理化学 细胞生物学 工程类 生物
作者
Nengzhan Zheng,Haocheng Ji,Junxiong Wang,Mengtian Zhang,Linlin Wei,Ruyu Shi,Kai Jia,Xinru Wu,Xiao Xiao,Zhaofeng Zhuang,Bo Li,Hui‐Ming Cheng,Guangmin Zhou
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
被引量:7
标识
DOI:10.1021/jacs.4c10107
摘要

Direct recycling is considered to be the next-generation recycling technology for spent lithium-ion batteries due to its potential economic benefits and environmental friendliness. For the spent layered oxide cathode materials, an irreversible phase transition to a rock-salt structure near the particle surface impedes the reintercalation of lithium ions, thereby hindering the lithium compensation process from fully restoring composition defects and repairing failed structures. We introduced a transition-metal hydroxide precursor, utilizing its surface catalytic activity produced during annealing to convert the rock-salt structure into a layered structure that provides fast migration pathways for lithium ions. The material repair and synthesis processes share the same heating program, enabling the spent cathode and added precursor to undergo a topological transformation to form the targeted layered oxide. This regenerated material exhibits a performance superior to that of commercial cathodes and maintains 88.4% of its initial capacity after 1000 cycles in a 1.3 Ah pouch cell. Techno-economic analysis highlights the environmental and economic advantages of surface catalytic repair over pyrometallurgical and hydrometallurgical methods, indicating its potential for practical application.
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