Mechanical Homogenization Promoting Dual‐Directional Upcycling of Layered Oxide Cathodes

阴极 材料科学 均质化(气候) 氧化物 化学工程 对偶(语法数字) 复合材料 纳米技术 冶金 电气工程 艺术 文学类 生物多样性 生态学 工程类 生物
作者
Nianji Zhang,Huan Li,Chao Ye,Shi Zhang Qiao
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (29) 被引量:3
标识
DOI:10.1002/adma.202504380
摘要

Upcycling is regarded as a sustainable and promising recycling solution for spent lithium-ion batteries (LIBs). However, current upcycling strategies such as converting Ni-lean to Ni-rich cathodes struggle to change the composition of the spent cathodes to meet the diverse market demands. In addition, the commonly employed molten-salts method requires tens of hours of high-temperature treatment, restricting its sustainability. Herein, this study reports an efficient, flexible dual-directional upcycling strategy to upcycle a broad family of layered oxide cathodes into fresh LiNixCoyMnzO2 (NCM) cathodes with tailored Ni-contents-either increased or decreased-in just 4 h via mechanical homogenization pretreatment. This study confirms that the bulk diffusion of transition metals (TMs) is the rate-determining step in the resynthesis process, and the mechanical homogenization can shorten the diffusion pathway of TMs, thus reducing the sintering duration effectively. The as-upcycled NCM cathodes can deliver electrochemical performance on par with commercial counterparts. Notably, a systematic technoeconomic analysis shows that upcycling spent LiCoO2 into NCM622 can yield a profit up to 35 US$/kg, 30% higher than the conventional acid-leaching resynthesis approach. This work provides an energy-saving, widely adaptable, flexible, and cost-efficient method for regenerating spent cathode materials, paving the way for the sustainable recycling of LIBs.
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