鋰離子電池由于其高能量和高功率密度，已成為便攜式電子產(chǎn)品和電動汽車的主流電源。隨著鋰離子電池產(chǎn)品的普及，未來將不可避免地會出現(xiàn)大量的廢舊電池，必將對社會的可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重的壓力。記者9月20日從天津大學(xué)獲悉，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院教授胡文彬、陳亞楠團(tuán)隊(duì)，利用浸漬法結(jié)合電化學(xué)原位轉(zhuǎn)化，將廢舊電池正極材料中的磷酸鐵鋰，轉(zhuǎn)變成高效的析氧反應(yīng)電催化劑。相關(guān)成果近日發(fā)表在《中國科學(xué)材料》上。

廢舊電池正極材料中含有的鐵元素是重要的金屬礦產(chǎn)資源，并作為多種催化劑的主要成分廣泛應(yīng)用于工業(yè)催化領(lǐng)域。受此啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)嘗試通過合理設(shè)計(jì)將廢棄電池中的磷酸鐵鋰材料轉(zhuǎn)化為高活性的納米催化劑。他們通過引入鎳元素，激活了電池廢料中的惰性鐵元素，從而獲得了高活性鎳鐵基納米片催化劑。

在催化反應(yīng)過程中，近球形微米磷酸鐵鋰顆粒會自發(fā)轉(zhuǎn)化為超薄納米片，這一結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生了大量開放空間，從而大大加快了催化反應(yīng)過程。另一方面，鎳和鐵之間的協(xié)同作用還降低了電催化反應(yīng)所需要的能量，進(jìn)而提高了其催化活性。胡文彬介紹：“用此方法獲得的鎳鐵基納米片催化劑，克服了廢棄電池中磷酸鐵鋰材料顆粒尺寸大、比表面積小、活性差等問題，在催化性能測試中表現(xiàn)出了與其他貴金屬催化劑相媲美的優(yōu)異催化活性和穩(wěn)定性。”

作為一種綠色且通用的方法, 該研究有望實(shí)現(xiàn)用低成本的電池廢料替代價(jià)格昂貴的貴金屬催化劑。該方法具有材料損耗低、生產(chǎn)周期短、產(chǎn)率高、可放大等特點(diǎn)，具有很高的工業(yè)價(jià)值、成本優(yōu)勢和市場潛力。廢舊電池材料的低成本高效回收利用也將為我國節(jié)能減排以及碳中和作出貢獻(xiàn)。