【儀表網 研發快訊】直接回收技術能夠有效地解決廢舊鋰離子電池造成的環境污染和資源浪費問題。然而，由于充放電過程中過渡金屬(TM)原子在平面內和平面外遷移導致的尖晶石/巖鹽相形成及旋轉堆垛錯位使直接回收技術修復的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM)黑粉顯示出不佳的循環壽命。在充放電過程中，正極中TM─O共價鍵會發生拉伸振動(z方向，平面外)和彎曲振動(x、y方向，平面內)，其振動頻率會影響正極材料的晶格穩定性。其高頻拉伸振動會導致TM原子從TM層遷移到Li層，形成尖晶石/巖鹽相，從而阻礙循環過程中Li+的傳輸，影響正極的循環壽命因此，為了提高正極材料的循環穩定性，低振動頻率是有利的。
針對以上問題，近日西安交通大學郗凱、丁書江團隊聯合清華大學深圳國際研究生院周光敏等人提出并驗證了構建低頻聲子色散關系的方法，通過降低過渡金屬氧共價鍵的彎曲和拉伸振動頻率來抑制TM原子遷移和缺陷結構形成實現再生正極的高壽命循環。
該成果以《低頻聲子色散關系使廢舊鋰離子電池成為穩定正極》(Low-Frequency Phonon Dispersion Relation Enabling Stable Cathode from Spent Lithium-IonBatteries)為題發表在期刊《先進材料》(Advanced Materials)上。
賈凱助理教授和碩士研究生賀毓嘉為論文共同第一作者，郗凱教授與清華大學深圳國際研究生院周光敏副教授為論文共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金、陜西省秦創原創新人才計劃、西安交通大學青年優秀人才支持計劃，博士后創新人才支持計劃，中國博士后科學基金面上等項目的資助。論文的表征分析得到了西安交通大學分析測試共享中心的支持。
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