清华深研院「国家高层次青年人才」周光敏/李勃Nature子刊丨升级回收废弃层状氧化物制备高容量富锂材料

锂离子电池正极材料在电动汽车领域广泛应用，但面临能量密度接近极限和大量退役电池待处理两大挑战。清华大学深圳国际研究生院提出了一种升级回收策略，将废弃的三元层状氧化物（NCM）正极材料重构为富锂锰基正极材料（LMR）。该策略利用退化材料中的本征空位缺陷，为外源锂离子提供原子级扩散路径，促进层状结构向C2/m相的转变。通过激活阴离子氧化还原反应，材料在0.1 C下比容量从100 mAh g⁻¹提升至274 mAh g⁻¹，300次循环后容量保持率达92.5%。该策略已实现公斤级放大生产，在14 Ah级软包电池中达到377 Wh kg⁻¹比能量。研究揭示了Li/O空位缺陷在降低离子迁移能垒和驱动结构重构中的关键作用，为高能量密度锂离子电池的可持续回收提供了可行途径。