Closed-loop regeneration of LiFePO4 from spent lithium-ion batteries: A “feed three birds with one scone” strategy toward advanced cathode materials

再生(生物学) 阴极 材料科学 闭环 离子 锂(药物) 废物管理 化学 电气工程 生物 环境科学 控制工程 细胞生物学 有机化学 工程类 内分泌学
作者
Dezhao Peng,Jiafeng Zhang,Jingtian Zou,Guanjun Ji,Long Ye,Dongmin Li,Bao Zhang,Xing Ou
出处
期刊:Journal of Cleaner Production [Elsevier BV]
卷期号:316: 128098-128098 被引量:104
标识
DOI:10.1016/j.jclepro.2021.128098
摘要

The treatment of spent lithium-ion batteries has become an urgent issue along with the explosive growth of consumption. Traditional metallurgical technologies can recover lithium and other valuable elements in LiFePO4, yet existing various disadvantages to be solved, such as long acid leaching process and harsh reaction conditions. Herein, a delicate method of recycling waste LiFePO4 via a “feed three birds with one scone” strategy is developed and regenerated as the advanced cathode material. Particularly, it effectively separates the three materials, aluminum foil, lithium-contain compound and high-purity FePO4, via one-step oxidation leaching reaction at room temperature. The leaching rate of Li exceeds 98% by adding ammonium persulfate, which is facilitated to obtain transformed lithium carbonate and high-purity precursor FePO4. The reaction mechanism of oxidation leaching process is analyzed through kinetic and thermodynamic analyses, which believe that the leaching reaction of oxidation is controlled by an ion diffusion. Meanwhile, the recycled Li2CO3 and FePO4 are utilized as raw materials to synthesize LiFePO4 cathode, making the utmost advantages of waste LiFePO4 electrode. As anticipated, the regenerated LiFePO4 displays excellent rate capability (discharge capacity of 135.5 mAh g−1 at 1C) and cyclic properties (capacity retention of 98.0% after 400 cycles). This green and effective method can efficiently recycle waste LiFePO4 electrodes and inspire the regeneration of electrode materials from spent lithium-ion batteries.
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