Probing Hybrid LiFePO4/FePO4 Phases in a Single Olive LiFePO4 Particle and Their Recovering from Degraded Electric Vehicle Batteries

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作者
Wei Wang,Rui Wang,Renming Zhan,Junmou Du,Zihe Chen,Ruikang Feng,Yuchen Tan,Yang Hu,Jing Wang,Yifei Yuan,Cheng Li,Yinguo Xiao,Yongming Sun
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:23 (16): 7485-7492 被引量:11
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.3c01991
摘要

The recycling of LiFePO4 from degraded lithium-ion batteries (LIBs) from electric vehicles (EVs) has gained significant attention due to resource, environment, and cost considerations. Through neutron diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and transmission electron microscopy, we revealed continuous lithium loss during battery cycling, resulting in a Li-deficient state (Li1-xFePO4) and phase separation within individual particles, where olive-shaped FePO4 nanodomains (5-10 nm) were embedded in the LiFePO4 matrix. The preservation of the olive-shaped skeleton during Li loss and phase change enabled materials recovery. By chemical compensation for the lithium loss, we successfully restored the hybrid LiFePO4/FePO4 structure to pure LiFePO4, eliminating nanograin boundaries. The regenerated LiFePO4 (R-LiFePO4) exhibited a high crystallinity similar to the fresh counterpart. This study highlights the importance of topotactic chemical reactions in structural repair and offers insights into the potential of targeted Li compensation for energy-efficient recycling of battery electrode materials with polyanion-type skeletons.
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