陕西
本报讯（记者 张倩）9月9日，记者从西安交通大学获悉，丁书江、杨国锐教授团队在废旧磷酸铁锂（LFP）电池正极直接再生领域取得重要进展，提出电-热耦合场再生新策略，攻克传统固相再生工艺热扩散慢、能耗高的行业痛点，相关成果以《电/热耦合场促进声子离域化加速废旧LiFePO₄缺陷修复动力学》为题，发表于国际权威期刊《德国应用化学》，为动力电池绿色循环回收提供全新技术路径。
随着新能源产业快速发展，磷酸铁锂电池大规模普及，退役电池数量持续攀升，低能耗、高效率回收利用成为产业发展亟待破解的课题。相较于火法、湿法冶金回收路线，直接再生技术能够保留正极材料原有主体结构、恢复电化学性能，兼具经济价值与环保效益。固相烧结作为直接再生中最具规模化潜力的工艺，却长期受困于热扩散动力学迟缓难题：传统工艺需数小时高温处理，能耗居高不下，且长时间高温易引发副反应、损害再生材料性能；其内在动力学制约机制此前尚未得到清晰阐释，影响技术落地推广。
围绕废旧磷酸铁锂缺陷修复动力学，该校化学学院科研团队开展系统攻关。科研人员通过分子动力学计算探明，废旧磷酸铁锂内部锂空位、锂-铁反位缺陷带来的声子局域化，是造成缺陷修复效率低下的关键根源。在此基础上，团队创新提出电-热耦合场高效再生方案：借助电场驱动载流子，通过电子-声子散射重构能量分布，推动声子由局域态转为离域态，既实现热量快速均匀传导，又降低缺陷修复能垒。新工艺在700℃条件下仅需5秒即可完成锂-铁反位缺陷深度修复，有效缓解晶格畸变，打通锂离子扩散通道。
实验数据显示，经该工艺再生后的磷酸铁锂材料，0.1C条件下放电比容量达151.2mAh/g；1C倍率循环1100圈后，容量保持率可达84.3%。利用再生材料组装的石墨负极软包电池，0.3C循环500圈容量保持率为83.6%。经测算，新工艺能耗为25.32MJ/kg，温室气体排放1.774kg/kg，各项指标均优于传统加热、火法及湿法回收路线，经济与环境效益优势显著。
据了解，此项基础研究突破对陕西新能源动力电池循环产业发展具有现实参考意义，有望助力陕西锂电回收产业向低能耗、短流程、高性能方向迭代升级，服务循环经济高质量发展。
责任编辑：任行 审核：杨勇
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