Direct Construction of a LiF‐Rich Interphase for Sustainable Regeneration of Spent Graphite Electrodes via In Situ Decarbonization‐Fluorination Strategy

石墨 材料科学 阳极 电解质 导电体 电极 化学工程 锂(药物) 电化学 相间 图层(电子) 纳米技术 集电器 复合材料 原位
作者
Shi Luo,Fengrui Liu,Yu Liu,Yifan Xu,Tao Li,Zhuo Li,Paul K. Chu,Biao Gao,Guangmin Zhou,Kaifu Huo
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: e14869-e14869
标识
DOI:10.1002/adma.202514869
摘要

Abstract Recycling graphite anodes is critical due to the high economic and environmental costs of producing battery‐grade graphite. However, traditional recycling primarily regenerates graphite powder through complex steps like separation and purification. In spent graphite anode materials, the primary cause of electrochemical failure is the surface formation of a thick, poorly conductive solid electrolyte interphase (SEI) layer. Herein, a decarbonization‐fluorination strategy is developed to directly regenerate spent graphite electrodes. The process can convert the poorly conductive SEI layer into a highly conductive LiF‐rich layer by reacting Li 2 CO 3 present in the SEI with an NH 4 F solution. This reconstructed interface boosts ionic conductivity, lowers interfacial resistance, and creates a fast pathway for lithium ions. The regeneration graphite electrode exhibits a high specific capacity of 303.9 mAh g −1 at 0.5 C and a capacity retention of 92.3% after 500 cycles. The LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811)//regenerated graphite pouch cell (550 mAh) shows a 92% capacity retention after 200 cycles at 1 C. Furthermore, its areal capacity is 4.9 times higher than that of a spent graphite pouch cell. The techno‐economic analysis indicates cost reductions ≈78% compared to conventional approaches. This work lays the foundation for a more sustainable technology for the direct recovery of graphite electrodes.
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