近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究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(jí)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(jí)為4.6 V高壓鈷酸鋰。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。鈷酸鋰憑借出色的體積能量密度、良好的倍率性能和穩(wěn)定的循環(huán)性能，在計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)電子市場(chǎng)中占據(jù)重要地位。然而，由于市場(chǎng)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。在金屬資源逐漸枯竭、環(huán)境保護(hù)日益嚴(yán)苛的形式下，廢舊鈷酸鋰電池的有效再生利用對(duì)實(shí)現(xiàn)鋰離子電池行業(yè)的綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)意義。該研究提出了濕化學(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(jí)后的鈷酸鋰在4.6 V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(cè)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(jí)再造為下一代高性能正極材料提供了指導(dǎo)。研究工作得到國家自然科學(xué)基金等的支持。論文鏈接合肥研究院在廢舊鈷酸鋰正極材料直接再生研究方面獲進(jìn)展