磷酸鐵鋰電池（LiFePO₄，LFP）因其良好的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性，被廣泛應(yīng)用于電動汽車和能源存儲領(lǐng)域。然而，鋰離子電池的使用壽命有限，導(dǎo)致大量磷酸鐵鋰電池報廢，亟需通過環(huán)保、有效的方法進(jìn)行回收。

在此，清華大學(xué)深圳國際研究生院周光敏，上海交通大學(xué)王俊雄等人提出了一種直接再生策略，利用天然低成本的L-蘇氨酸作為多功能還原劑。L-蘇氨酸中的羥基和氨基分別充當(dāng)電子供體和氮源。L-蘇氨酸所創(chuàng)造的還原環(huán)境不僅有助于將降解的 LiFePO₄相轉(zhuǎn)換回單一的LFP相，還有利于消除Li-Fe反位缺陷，從而重建快速的Li⁺擴(kuò)散通道。

同時，由氨基衍生的 N 原子能夠摻雜到碳層中，產(chǎn)生更多的活性位點，增強(qiáng) LFP 顆粒的導(dǎo)電性能。再生的 LFP 顯示出良好的電化學(xué)性能，在 1 C 下的放電容量為 147.9 mAh g^-1，在 5 C 下循環(huán) 500 次后的容量保持率為 86%。

圖1. 制備流程

總之，該工作利用一種綠色氨基酸作為多功能還原劑，實現(xiàn)了S-LFP 正極的直接再生。通過各種表征和電化學(xué)測量全面分析了 LFP 正極的結(jié)構(gòu)和性能，結(jié)果表明消除Li-Fe反位點缺陷可提高Li⁺遷移率。

同時，N摻雜的導(dǎo)電碳層具有更多的活性位點，從而提高了R-LFP 的循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能和電導(dǎo)率。與之前的單功能還原劑相比，L-蘇氨酸在直接再生過程中表現(xiàn)出多重效果。因此，該策略為大規(guī)模直接再生S-LFP正極在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用提供了新的路徑。

圖2. 結(jié)構(gòu)表征

A Multifunctional Amino Acid Enables the Direct Recycling of Spent LiFePO4 Cathode Material, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202309722