Чайные полифенолы восстанавливают катоды литиевых батарей

Учёные разработали инновационный метод восстановления отработавших катодов литий-железо-фосфатных аккумуляторов с использованием природных соединений из чая. Новая технология позволяет эффективно регенерировать материалы катодов без дорогостоящих металлургических процессов.

Исследователи из Института физики твёрдого тела Китайской академии наук совместно с коллегами из других научных учреждений создали стратегию целевого восстановления поверхности катодных материалов. Этот подход основан на применении натуральных чайных полифенолов в качестве доноров электронов.

С ростом использования литий-ионных аккумуляторов в электромобилях проблема утилизации отработавших батарей становится всё более актуальной. Традиционные методы переработки позволяют извлекать лишь ценные металлы, что экономически невыгодно для LiFePO₄ катодов. Прямое восстановление предлагает более эффективную и экологичную альтернативу.

В ходе исследования учёные использовали синергетический эффект гидроксильных электронных доноров и дополнительных литиевых солей. Это позволило преобразовать деградированную фазу FePO₄ обратно в LiFePO₄ и снизить вредные дефекты в кристаллической решётке. В результате полностью восстановился состав и структура материала, а также重建了 каналы быстрой диффузии ионов лития.

Для ремонта повреждённых углеродных слоёв на поверхности частиц катода исследователи добавили алюминиевый источник в процесс восстановления. Благодаря сильному сродству между фосфатом алюминия и LiFePO₄, на повреждённых участках образовалось композитное покрытие из аморфного AlPO₄ и Li₃PO₄.

Эти проводники ионов в сочетании с остаточным углеродом создали эффективные двойные транспортные каналы для электронов и ионов на поверхности, что значительно улучшило скоростные характеристики восстановленного катода. Частичное легирование алюминием объёмной фазы усилило структурную стабильность без снижения энергетической плотности.

Разработанная технология открывает новые возможности для устойчивой переработки литий-ионных аккумуляторов и способствует развитию циркулярной экономики в энергетическом секторе.