Sustainable and Selective Recycling of Lithium Metal from Spent Cathodes: Direct Pathway to Anode Regeneration

材料科学 阳极 再生(生物学) 阴极 金属锂 锂(药物) 纳米技术 电极 电气工程 医学 化学 工程类 物理化学 内分泌学 生物 细胞生物学
作者
Yongtai Xu,Wen J. Li,Xue Liang Li,Congjian Lin,Yifan Li,Wei Ying Lieu,Liping Yang,Yixiang Li,Jintao Zhang,Hui Ying Yang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202504091
摘要

Abstract The rapid expansion of lithium‐ion batteries (LIBs) is driving the depletion of critical resources and the accumulation of spent batteries, underscoring the urgent need for sustainable recycling strategies. In this study, an innovative recovery strategy that extracts lithium ions from spent battery cathodes, producing high‐purity lithium metal films, is presented. This process eliminates the need for harsh chemicals, such as acids or alkalis, and eliminates wastewater and gas emissions. Electrochemical measurements and characterization demonstrate the successful deintercalation of lithium from multiple spent cathodes, demonstrating the versatility of this approach. Additionally, the synergistic effects of Li‐ion solvation environments and interfacial engineering on enhancing lithium deposition selectivity, achieving a lithium purity of 99.23 wt.%, are emphasized. Moreover, the nucleation and growth mechanisms of lithium metal in the electrodeposition process are investigated, revealing randomly oriented crystallites without preferred orientation along the (110) crystallographic plane. The electrodeposited glassy lithium metal forms a semi‐spherical shape morphology with discontinuous growth, suggesting a sudden influx or accumulation of lithium atoms before the growth direction shifted. Finally, A techno‐economic analysis reveals significant cost advantages of this strategy compared to present recycling methods, while substantially reducing the environmental footprint of spent LIBs processing.
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