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?我校材料科學與工程學院紀永生博士團隊在國際權威期刊《Energy Storage Materials》上發(fā)表最新研究成果

新聞來源:科學研究發(fā)展院、材料科學與工程學院發(fā)布時間:2025-06-17瀏覽次數:10


近日,我校材料科學與工程學院紀永生博士團隊在鋰離子電池回收與材料再生方向取得重要研究進展,相關成果以題為“LiF as a Crack/Defect Healer and Structural Stabilizer for the Spent Lithium Cobalt Oxide”的研究論文發(fā)表在國際權威期刊《Energy Storage Materials》(中科院一區(qū)TOP期刊,最新影響因子18.9)。該研究對退役鋰離子電池正極材料的綠色高值化再生提出了全新思路,為實現電池資源循環(huán)利用與環(huán)境友好型回收工藝提供了重要理論與實踐支撐。

隨著鋰離子電池在消費電子與新能源汽車領域的大規(guī)模應用,廢舊電池數量激增。傳統(tǒng)回收工藝如火法冶金與濕法冶金存在能耗高、污染重、經濟效益不佳等問題,亟需發(fā)展綠色高效的替代方案。紀永生博士團隊提出,將氟化鋰(LiF)引入退役鈷酸鋰(LCO)材料中,可同時發(fā)揮“結構修復劑”與“穩(wěn)定增強劑”的雙重作用。一方面,LiF能夠有效修復材料在服役過程中產生的裂紋與缺陷;另一方面,LiF顯著提升了材料的結構穩(wěn)定性與電化學循環(huán)性能。基于同步輻射硬X射線近邊吸收譜(XANES)測試結果,發(fā)現再生后的LCO材料中,原有的Co2?和Co??均轉化為Co3?,證明了LCO晶體結構的成功修復。第一性原理計算進一步表明,F元素的引入擴大了Co 3d與O 2p軌道的能級分離,降低了晶格氧的反應活性,從而增強了材料的結構穩(wěn)定性。修復后的LCO正極在260次充放電循環(huán)后容量保持率達到81.6%,遠超原始LCO(62.3%)與傳統(tǒng)再生LCO(35.6%)。此外,該回收方法采用簡潔的固相燒結工藝,顯著降低能耗與成本,整體經濟效益提升超過40%。

該論文第一作者為我校材料科學與工程學院紀永生博士,中國科學院高能物理研究所簡宏希副研究員、同濟大學張任遠副教授、華中科技大學伽龍教授為共同通訊作者。該項成果體現了我校材料科學與工程學院在新能源材料綠色循環(huán)利用方向的持續(xù)探索與創(chuàng)新能力。

作者簡介:

紀永生,博士,碩士生導師。2024年6月博士畢業(yè)于同濟大學材料科學與工程專業(yè),主要從事鋰離子電池正負極材料的結構調控與再生利用研究。近年來以第一或共同第一作者身份在 Advanced Materials、Energy & Environmental Science等國際高水平期刊發(fā)表SCI論文十余篇。

論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104006





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