科研進(jìn)展
青海鹽湖所在廢舊鋰離子電池修復(fù)再生研究中取得重要進(jìn)展
近日，中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所相變儲(chǔ)能課題組李翔副研究員提出一種針對(duì)低鎳、異質(zhì)三元正極混合廢料（如NCM523）的修復(fù)再生技術(shù)，成功將其轉(zhuǎn)化為鎳梯度分布的單晶NCM811正極材料，實(shí)現(xiàn)了廢料的高值化利用與性能超越。該研究系統(tǒng)揭示了三元正極混合廢料在修復(fù)再生過(guò)程中的動(dòng)態(tài)重構(gòu)路徑。研究發(fā)現(xiàn)，由于混合廢料中不同尺寸顆粒在空氣中存儲(chǔ)時(shí)失效程度存在顯著差異，尤其是小粒徑顆粒更易受到空氣侵蝕，造成更深層次的晶格鋰損失和鹽巖相變，這為直接再生帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用“簡(jiǎn)單機(jī)械球磨+雙過(guò)渡金屬補(bǔ)償”相結(jié)合的策略，無(wú)需嚴(yán)苛條件與原料均一性要求，即可將來(lái)源多樣、粒徑不一的NCM523混合廢料，修復(fù)再生為富鎳單晶NCM811正極材料。研究結(jié)果表明，該再生單晶NCM811材料展現(xiàn)出卓越的電化學(xué)性能：在0.1C倍率下比容量高達(dá)202 mAh/g；在1C倍率下循環(huán)200次后容量保持率達(dá)到80.7%，剩余容量超過(guò)145 mAh/g；即便在5C高倍率下循環(huán)200次，容量保持率仍保持在79.4%以上，其倍率性能與循環(huán)穩(wěn)定性?xún)?yōu)于市售商用單晶NCM811材料。同時(shí)，該材料有效抑制了H?→H?相變，進(jìn)一步提升了材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電池安全性。
此項(xiàng)技術(shù)的突破，不僅為海量退役電池中正極材料的回收再利用開(kāi)辟了新路徑，更通過(guò)“變廢為寶”的方式，將原本低值、異質(zhì)的廢料轉(zhuǎn)化為高附加值的富鎳單晶正極材料，大幅提升了廢料的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。該策略擺脫了對(duì)原料高度均一性的依賴(lài)，具有工藝簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)可行、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)勢(shì)，為構(gòu)建可持續(xù)的電池循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系提供了重要的技術(shù)支撐和創(chuàng)新范式。該成果以“Upcycling Low-Nickel LixNi0.5?Co0.2?Mn0.3?O2 (0<x<1) Scraps toward High-Performance Single-Crystal Ni-rich Cathodes”（DOI：10.1002/smtd.202501383）為題發(fā)表于Small method。該工作得到了青海省重點(diǎn)研發(fā)與轉(zhuǎn)化計(jì)劃（2025-QY-230）、青海省昆侖英才·高端創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才項(xiàng)目的支持。
三元正極混合廢料（NCM523）升級(jí)再生機(jī)理示意圖
審核：葛飛?
