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?Science子刊：超分子電解質(zhì)實現(xiàn)固態(tài)電池閉環(huán)正極回收

將固態(tài)電池（SSBs）分解為物理分離的正極和固體電解質(zhì)顆粒仍然很密集，用回收材料再制造正極和隔膜也是如此。

在此，勞倫斯伯克利國家實驗室Brett A. Helms團隊設(shè)計了超分子有機離子（ORION）電解質(zhì)，該電解質(zhì)在電池工作溫度（-40°至45°C）下是粘彈性固體，但在100°C以上是粘彈性液體，這使得能夠制造高質(zhì)量的SSB并在壽命結(jié)束時回收其正極。具體而言，與鋰金屬負(fù)極和LFP或NMC正極一起使用ORION電解質(zhì)的SSB在45°C下運行了數(shù)百次循環(huán)，容量衰減小于20%。

此外，使用低溫溶劑工藝，將正極從電解質(zhì)中分離出來，并證明重構(gòu)后的電池恢復(fù)了90%的初始容量，并在以84%的容量保持率維持100次循環(huán)。

圖1. ORION 導(dǎo)體的MD模擬

為了證明Li|ORION|LFP的直接正極回收潛力，作者以40 μA cm^?2的電流密度進行循環(huán)，直到容量保持率為初始容量的~90%。然后拆卸電池并將LFP正極浸入DME中以溶解超分子固態(tài)離子導(dǎo)體。將該正極重新組裝成回收的Li|ORION|LFP電池，并再次在40 μA cm^?2下對其進行可逆循環(huán)。與直接正極回收之前的容量相比，回收的ORION電池的初始容量約為90%。

值得注意的是，與重構(gòu)電池第二次循環(huán)的容量相比（假設(shè)第一次循環(huán)是化成循環(huán)），回收的LFP正極在100次循環(huán)后表現(xiàn)出84%的容量保留率?；厥涨暗娜萘克p率為每個循環(huán)-0.14%，而回收后的容量衰減率為每個循環(huán)-0.19%。因此，直接正極回收實現(xiàn)了與原始LFP正極的衰減率、容量保持率和基本庫侖效率相似的長循環(huán)性能。

圖2. 電池性能和閉環(huán)正極回收

Closed-loop cathode recycling in solid-state batteries enabled by supramolecular electrolytes, Science Advances 2023 DOI: 10.1126/sciadv.adh9020

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