Effiziente direkte Reparatur von Lithium- und manganreichen Kathoden durch konzentrierte Sonnenstrahlung

Abstract Lithium- und manganreiche Schichtoxid-Kathodenmaterialien haben aufgrund ihrer hohen Energiedichte großes Interesse geweckt. Allerdings machen das schnelle Kapazitätsversagen und der starke Spannungsabfall über die Zyklen das Abfallmanagement und das Recycling von Schlüsselkomponenten unerlässlich. Hier berichten wir über eine einfache Strategie zur direkten Wiederverwertung von Lithium- und manganreichen Kathoden durch konzentrierte Sonnenstrahlung, die die Rückgewinnung der Kapazität ermöglicht und die elektrochemische Stabilität effektiv verbessert. Der Phasenwechsel von schichtartig zu Spinell an der Partikeloberfläche und die metastabile Struktur des zyklierten Materials schaffen die Voraussetzung für die photocatalytische Reaktion und die thermische Rekonstruktion während der Verarbeitung mit konzentrierter Sonnenstrahlung. Die Induktion einer partiellen inversen Spinellphase wird nach der Behandlung mit konzentrierter Sonnenstrahlung identifiziert, was die Redoxaktivität der Übergangsmetallkationen und des Sauerstoffanions sowie die Umkehrbarkeit der Gitterstruktur erheblich erhöht. Diese Studie bringt neue Erkenntnisse über die Reparatur von verbrauchten Kathodenmaterialien und das Design von Hochleistungszusammensetzungen zur Minderung der strukturellen Abbauprozesse.