PHI TOF-SIMS Assisting The Green and Sustainable Development Strategy of Lithium Battery

跟着国际新动力汽车销量高速增加，动力电池装机量也随之敏捷爬升。鉴于新动力汽车动力电池的均匀操纵寿命约为6~8年，动力电池在将来2-3年内将迎来大范围服役潮，是以动力电池的收受接管已成为天下乃至环球相干财产可延续成长的关头。锂的收受接管须要斟酌诸多题目，如收受接管效力、收受接管本钱、环境净化和体例的可行性等。传统的废锂收受接管体例首要有火法冶金、湿法冶金、生物冶金和电化学萃取等。但是，按照环球环境计划署（United Nations Environment Programme）的报告，欧盟的废LIB收受接管率不5%，这象征着废锂的收受接管依然面对着极大的挑衅。

迩来，郑州大学电气与信息工程学院电网储能团队，在废旧电池锂资本收受接管的研讨上取得了新停顿。该团队经由进程修建“富锂电极（负极）|| LLZTO@LiTFSI+P3HT || LiOH（正极）" 的新型电化学提锂体系，提出了一种绿色、低能耗、高效力（收受接管率高达97%）的锂收受接管计谋，在取得高纯度(99%)LiOH的同时还能天生绿色动力H₂。另(ling)外，操纵ULVAC-PHI的飞翔时(shi)候二(er)次离子(zi)质谱(pu)（PHI nanoTOF II），借助高分辩的2D + 3D图，直观地证实了对锂(li)的胜利收(shou)受接(jie)管。相干研讨(tao)以(yi)“A Green and Sustainable 💛Strategy towards Lithium Resources Recycling from Spent Batteries"为题，颁发在国(guo)际着(zhe)名(ming)期刊《Science Advances》上。

图1 废旧锂电池绿色有害锂资本收受接管体系的表示图。

锂提取进程的整体反映和任务道理如图1所示。该装配以石榴石型Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂ (LLZTO)陶瓷来建造固体电解质管，经由进程对体系充电，让水发生水解构成OH ^-和H⁺离子，此中OH⁻离子与提取的Li⁺反映天生LiOH，而H⁺离子则从内部电路取得电子，发生H₂，从而完成对(dui)Li的绿(lv)色、可延续(xu)收受接管。

图2 LiFePO₄电极(a)、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂ 电极(b-c)提取锂后的TOF-SIMS表征

为了确认Li的收受接管环境，对Li收受接管前后的电极停止了TOF-SIMS阐发。如图2a所示，颠末锂提取后的LFP（LiFePO₄）电极，Li⁻的旌旗灯号几近消逝，FePO₄ ^–旌旗灯号坚持稳定。该成果直观地证实了经由进程锂收受接管装配，胜利地从LFP电极中提取了锂。另外，为了研讨锂收受接管体系的普适性，进一步评价了对废旧LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂电池的锂收受接管机能，成果见图2b和2c。TOF-SIMS深度分解曲线和3D模子均直观地显现组分中各离子的深度散布环境，成果标明锂提取后电极中Ni⁻、Co⁻和Mn⁻的旌旗灯号几近不变更，而Li⁻消逝，再次考证(zheng)了该(gai)锂收受接管装ꩵ配(pei)对(dui)收受接管废(fei)旧锂电池中锂的高൩效性和可行性。 

参考文献

[1] Xu J. et al. A green and sustainable strategy toward lithium resources recycling from spent batteries. Sci. Adv. 8, eabq7948 (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abq7948.