Une stratégie basée sur les polyphénols du thé permet de redonner vie aux cathodes LiFePO₄ hors d'usage
Une alternative peu coûteuse, efficace sur le plan énergétique et respectueuse de l'environnement aux méthodes traditionnelles de recyclage métallurgique
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Des chercheurs de l'Institut de physique de l'état solide de l'Institut des sciences physiques de Hefei, de l'Académie chinoise des sciences, de la Shenzhen International Graduate School de l'université de Tsinghua et de l'université de technologie de Suzhou ont mis au point une stratégie de guérison et de reconstruction ciblée de la surface assistée par des donneurs d'électrons naturels qui permet la régénération directe des matériaux cathodiques dégradés en phosphate de fer-lithium (LiFePO₄) provenant de batteries d'accumulateurs hors d'usage. Leur travail, publié dans Advanced Materials, offre une alternative peu coûteuse, économe en énergie et respectueuse de l'environnement aux méthodes traditionnelles de recyclage métallurgique.
Schéma du mécanisme de réparation directe et de régénération des cathodes LiFePO₄ hors d'usage.
LIU Yuanyuan
Alors que l'utilisation de batteries lithium-ion dans les véhicules à énergie nouvelle ne cesse de croître, la mise au rebut à grande échelle de ces batteries a soulevé des préoccupations pressantes concernant la pollution de l'environnement et le gaspillage des ressources. Les méthodes de recyclage hydrométallurgiques et pyrométallurgiques classiques ne peuvent extraire que des éléments métalliques précieux, ce qui les rend économiquement irréalisables pour les cathodes LiFePO₄. En revanche, la technologie de régénération directe peut restaurer les matériaux cathodiques dégradés de manière plus efficace et plus durable.
Dans cette étude, l'équipe a utilisé des polyphénols de thé extraits naturellement comme donneurs d'électrons. Grâce à l'effet synergique des donneurs d'électrons hydroxyle et des sels de lithium supplémentaires, ils ont réussi à reconvertir la phase FePO₄ dégradée en LiFePO₄ et à réduire les défauts antisites Li-Fe nuisibles, en restaurant entièrement la composition et la structure du matériau et en reconstruisant des canaux de diffusion rapide du Li⁺.
Pour réparer les couches de carbone de surface endommagées ou manquantes sur les particules LiFePO₄ dégradées, les chercheurs ont introduit une source d'aluminium au cours du processus de régénération. Bénéficiant de la forte affinité de liaison entre le phosphate d'aluminium (AlPO₄) et le LiFePO₄, un revêtement composite ciblé d'AlPO₄ amorphe et de Li₃PO₄ s'est formé précisément dans les régions endommagées. Ces conducteurs d'ions rapides, combinés au carbone résiduel, ont reconstruit des canaux de transport d'électrons et d'ions efficaces à la surface, améliorant ainsi les performances de la cathode régénérée. Parallèlement, le dopage partiel à l'Al dans la phase de masse a amélioré la stabilité structurelle sans réduire la densité énergétique, supprimant efficacement la migration des ions de fer et prolongeant la durée de vie des cathodes LiFePO₄ régénérées.
Selon l'équipe, ce travail fournit des indications précieuses sur le recyclage des batteries lithium-ion hors d'usage.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Yuanyuan Liu, Jin Bai, Ruyu Shi, Peiyao Wang, Ke Xiao, Siya Wang, Shiyu Qiu, Xianlong Wang, Xuebin Zhu, Kaishuai Yang, Guangmin Zhou, Bangchuan Zhao, Yuping Sun; "Direct Recycling of Degraded LiFePO4 Cathode Material via Natural Electron Donors Healing and Targeted Surface Reconstruction"; Advanced Materials, 2025-9-13
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